Dátové nosiče sú magnetické a optické. Abstraktné „nosiče informácií“. Diskové pamäťové médium

Najbežnejší emocionálny stav, ktorý na dlhú dobu sfarbuje všetko ľudské správanie, sa nazýva nálada. Je veľmi rôznorodý a môže byť radostný alebo smutný, veselý alebo depresívny, veselý alebo depresívny, pokojný alebo podráždený atď. Nálada je emocionálna reakcia nie na priame dôsledky určitých udalostí, ale na ich význam pre život človeka v kontexte jeho všeobecných životných plánov, záujmov a očakávaní.

Ovplyvniť

S. L. Rubinshtein si všimol zvláštnosti nálady v tom, že nie je objektívna, ale osobná, a že najsilnejšou emocionálnou reakciou je afekt.

Ovplyvniť(z lat. afektuctus - "emocionálne vzrušenie") - silný a relatívne krátkodobý emočný stav spojený s prudkou zmenou životných okolností dôležitých pre subjekt a sprevádzaný výraznými motorickými prejavmi a zmenami vo funkciách vnútorných orgánov.

Afekt úplne vystihuje ľudskú psychiku. To má za následok zúženie a niekedy aj vypnutie vedomia, zmeny myslenia a v dôsledku toho nevhodné správanie. Napríklad, keď je hnev intenzívny, veľa ľudí stráca schopnosť konštruktívne riešiť konflikty. Ich hnev sa mení na agresiu. Osoba kričí, červená, máva rukami, môže zasiahnuť súpera.

Afekt vzniká náhle, náhle vo forme záblesku, impulzu. Je veľmi ťažké zvládnuť tento stav a vyrovnať sa s ním. Akýkoľvek pocit možno zažiť v afektívnej forme.

Účinky negatívne ovplyvňujú ľudskú činnosť a výrazne znižujú úroveň jej organizácie. V afekte človek akoby strácal hlavu, jeho činy sú nerozumné, sú vykonávané bez zohľadnenia situácie. Ak do sféry konania človeka spadnú predmety, ktoré nemajú nič spoločné s príčinou afektu, môže v zúrivosti hodiť vec, ktorá mu natrafila, pritlačiť stoličku, plesnúť po dave. Človek stratí moc nad sebou samým a úplne sa odovzdá zážitku.

Bolo by nesprávne myslieť si, že afekt je úplne nekontrolovateľný. Napriek zdanlivej náhlosti má afekt určité štádiá vývoja. A ak je v záverečných fázach, keď človek úplne stratí kontrolu nad sebou samým, takmer nemožné zastaviť, tak na začiatku to dokáže každý normálny človek. To si samozrejme vyžaduje obrovské dobrovoľné úsilie. Tu je najdôležitejšie oddialiť nástup afektu, „uhasiť“ afektívny výbuch, obmedziť sa, nestratiť kontrolu nad svojím správaním.

Stres

• Hlavný článok: Stres

Ďalšiu rozsiahlu oblasť ľudských podmienok spája pojem stres.

Pod stres(z anglického stress - "tlak", "napätie") rozumie emocionálny stav, ktorý vzniká ako reakcia na všetky druhy extrémnych vplyvov.

Nikto nedokáže žiť a pracovať bez stresu. Ťažké životné prehry, zlyhania, skúšky, konflikty, stres pri výkone ťažkej alebo zodpovednej práce z času na čas zažíva každý. Niektorí ľudia zvládajú stres ľahšie ako iní, t.j. sú odolné voči stresu.

Emocionálny stav blízky stresu je syndróm “ vyhorieť“. Tento stav sa vyskytuje u človeka, ak v situácii duševného alebo fyzického stresu dlhodobo prežíva negatívne emócie. Zároveň nemôže zmeniť situáciu ani sa vyrovnať s negatívnymi emóciami. Emocionálne vyhorenie sa prejavuje poklesom celkového citového zázemia, ľahostajnosťou, vyhýbaním sa zodpovednosti, negativizmom či cynizmom voči iným ľuďom, stratou záujmu o profesionálny úspech, obmedzením vlastných schopností. Príčiny emocionálneho vyhorenia sú spravidla monotónnosť a monotónnosť práce, nedostatok kariérneho rastu, profesionálna nedôslednosť, zmeny súvisiace s vekom a sociálno-psychologická nerovnováha. Vnútornými podmienkami pre vznik emočného vyhorenia môžu byť akcentácie určitého typu charakteru, vysoká úzkosť, agresivita, konformita a nedostatočná úroveň ašpirácií. Vyhorenie bráni profesionálnemu a osobnému rastu a podobne ako stres vedie k psychosomatickým poruchám.

Frustrácia

Emocionálny stav frustrácie je vo svojich prejavoch podobný stresu.

Frustrácia(z lat. frustrácia - "klam", "frustrácia", "zničenie plánov") - stav človeka spôsobený objektívne neprekonateľnými (či už subjektívne tak vnímanými) ťažkosťami vznikajúcimi na ceste k dosiahnutiu cieľa.

Frustráciu sprevádza celý rad negatívnych emócií, ktoré môžu zničiť vedomie a aktivitu. V stave frustrácie môže človek prejaviť hnev, depresiu, vonkajšiu a vnútornú agresivitu.

Napríklad pri vykonávaní akejkoľvek činnosti človek zlyháva, čo mu spôsobuje negatívne emócie – rozrušenie, nespokojnosť so sebou samým. Ak v takejto situácii ľudia okolo nich podporia, pomôžu opraviť chyby, prežité emócie zostanú len epizódou v živote človeka. Ak sa zlyhania opakujú a významní ľudia zároveň vyčítajú, hanbia sa, nazývajú neschopnými alebo lenivými, u človeka sa zvyčajne vyvinie emocionálny stav frustrácie.

Miera frustrácie závisí od sily a intenzity ovplyvňujúceho faktora, stavu človeka a foriem jeho reakcie na životné ťažkosti. Najmä často je zdrojom frustrácie negatívne sociálne hodnotenie, ktoré ovplyvňuje významné osobné vzťahy. Odolnosť (tolerancia) človeka voči frustrujúcim faktorom závisí od stupňa jeho emocionálnej excitability, typu temperamentu, skúseností s interakciou s takýmito faktormi.

Vášeň je špeciálna forma emocionálneho zážitku. Z hľadiska intenzity emocionálneho vzrušenia sa vášeň približuje k afektu a z hľadiska trvania a stability sa podobá nálade. Aká je zvláštnosť vášne? Vášeň je silný, pretrvávajúci, všetko zahŕňajúci pocit, ktorý určuje smerovanie myšlienok a činov človeka. Príčiny vášne sú rôzne – môžu byť určené vedomým presvedčením, môžu pochádzať z telesných túžob alebo mať patologický pôvod. V každom prípade je vášeň spojená s našimi potrebami a inými osobnostnými vlastnosťami. Vášeň je zvyčajne selektívna a podstatná. Napríklad vášeň pre hudbu, zberateľstvo, vedomosti atď.

Vášeň zachytáva všetky myšlienky človeka, v ktorých sa točia všetky okolnosti spojené s témou vášne, ktorá predstavuje a uvažuje o spôsoboch dosiahnutia potreby. To, čo nesúvisí s témou vášne, sa zdá byť druhoradé, nepodstatné. Napríklad niektorí vedci, ktorí vášnivo pracujú na objave, nepripisujú dôležitosť svojmu vzhľadu, často zabúdajú na spánok a jedlo.

Najdôležitejšou vlastnosťou vášne je jej spojenie s vôľou. Pretože vášeň je jednou z najvýznamnejších motivácií pre aktivitu, pretože má veľkú silu. V skutočnosti je hodnotenie významu vášne dvojaké. Pri hodnotení zohráva dôležitú úlohu verejná mienka. Napríklad vášeň pre peniaze, pre hromadenie je niektorými ľuďmi odsudzovaná ako chamtivosť, hrabanie peňazí, zároveň v rámci inej sociálnej skupiny ju možno považovať za šetrnosť, rozvážnosť.

Psychologická sebaregulácia: afekt, stres, vyhorenie, frustrácia, vášeň

Neschopnosť regulovať svoje emocionálne stavy, zvládať vášne a stresy je prekážkou efektívnej profesionálnej činnosti, narúša medziľudské vzťahy v práci a v rodine, narúša dosahovanie cieľov a realizáciu zámerov, narúša zdravie človeka.

Existujú špeciálne techniky, ktoré pomáhajú vyrovnať sa so silnou emóciou a zabraňujú jej premene na afekt. Aby ste to dosiahli, odporúča sa včas si všimnúť a uvedomiť si nežiaducu emóciu, analyzovať jej pôvod, uvoľniť svalové napätie a relaxovať, zhlboka a rytmicky dýchať, prilákať vopred pripravený „povinný obraz“ príjemnej udalosti vo vašom živote, vyskúšať pozrieť sa na seba zvonku. Afektu sa dá predísť, ale vyžaduje si to vytrvalosť, sebaovládanie, špeciálny tréning a kultúru medziľudských vzťahov.

Prostriedkom prevencie emočného vyhorenia je optimalizácia pracovných podmienok a psychická korekcia v počiatočných štádiách emočných porúch.

Dôležitý je aj faktor stresu. Nebezpečné je najmä dlhodobé vystavenie stresu. Všimlo sa napríklad, že 10-15 rokov práce v extrémnych podmienkach sa ľudské telo opotrebuje, ako keby prežilo ťažký infarkt. A naopak, krátkodobý silný stres človeka aktivuje, akoby ním „roztriasol“.

Musíte si teda zapamätať nasledovné:

• Nemali by ste sa za každú cenu snažiť vyhýbať stresu a báť sa ho. Paradoxne, čím viac sa budete snažiť žiť a pracovať „vždy odmerane a pokojne“, tým viac vás stres ničí. Namiesto toho, aby ste v strese postupne a trpezlivo hromadili skúsenosti zo sebaovládania, pred ním „utečiete“.

Spôsoby efektívneho zvládania stresu môžete prirovnať k činnostiam skúseného horolezca. Ak sa človek zmocnený strachom otočí lavíne chrbtom a utečie pred ňou, dobehne ho a zničí. Nebezpečenstvu je potrebné čeliť, aby sme sa mu vedeli brániť.

• Aby ste svoj stres zvládali, musíte využívať jeho prospešné funkcie a eliminovať tie škodlivé.

• Pri konštruktívnom strese sa uvoľňuje nahromadená nespokojnosť ľudí medzi sebou, rieši sa dôležitý problém a zlepšuje sa vzájomné porozumenie medzi ľuďmi.
• Pri deštruktívnom strese sa vzťahy prudko zhoršujú až do úplného roztrhnutia, problém zostáva nevyriešený, ľudia majú ťažké pocity viny a zúfalstva.

Najúspešnejší v profesii aj v osobnom živote sú ľudia, ktorí sa naučili ovládať sa, majú rozvinutú psychotechniku ​​osobnej sebaregulácie. Poznajú svoje silné a slabé stránky, vedia sa uskromniť, prejaviť trpezlivosť a spomaliť svoje vnútorné „výbuchy“.

Ľudia s rozvinutou osobnou psychotechnikou vykonávajú štyri hlavné akcie:

• Prvý akt: nikoho neobviňujú: ani seba, ani iných. Netrpia „výčitkami svedomia“ a „nevyhadzujú“ svoju stresujúcu energiu na iných.
• Druhá akcia: usilujú sa o zvládnutie v prvej fáze rozvoja stresu, keď je sebakontrola ešte zachovaná a „stresový prvok“ nie je úplne zachytený. Snažia sa včas zastaviť. Jeden senior profesionál vo veľkej komerčnej banke to vyjadril takto: „Je dôležité nedostať sa do bodu B“.
• Tretie dejstvo: študujú sami seba. Ľudia s rozvinutou sebareguláciou dobre vedia, ako sa u nich začínajú vytvárať stresové stavy. Inými slovami, uvedomujú si zmenu svojho vnútorného sebauvedomenia v čase v prvej fáze rozvoja stresu.
• Štvrté a najdôležitejšie dejstvo. Ľudia s rozvinutou sebareguláciou intuitívne nachádzajú optimálnu stratégiu stresu. Tí, ktorí úspešne zvládajú stres, sú tí, ktorí chápu, že „vyhadzovať“ energiu temného stresu na ostatných je necivilizované a v istom zmysle nerentabilné. Potrebné obchodné spojenia sa strácajú, osobné vzťahy sú zničené. Tiež chápu, že nie je konštruktívne smerovať deštruktívnu stresovú energiu na seba a obviňovať sa za svoje chyby. Skutočne, čo sa z toho mení? Záležitosť stále stojí za to a problém nie je vyriešený.

Na zmiernenie emočného stresu potrebujete:

• správne posúdiť význam udalostí;
• v prípade porážky konať podľa zásady „nebolí to a ja som chcel“;
• zvýšiť fyzickú aktivitu (veľa žien začne prať alebo iné ťažké domáce práce);
• tvoria novú dominantu, t.j. rozptýliť sa;
• hovoriť, plakať;
• počúvať hudbu;
• spôsobiť úsmev, smiech, humor je potrebný na to
• by bol vnímaný ako komiks, ktorý predstiera, že to myslí vážne;
• na cvičenie relaxácie.

Ktorý sa vyskytuje u človeka v dôsledku reakcie na objekt alebo situáciu. Nie sú statické a majú rôzne silné výrazy. Takéto stavy určujú a závisia od údajov jeho charakteru a psychotypu.

Základné emocionálne stavy: charakteristika

Emócie sú charakterizované tromi parametrami:

1. Valence. Toto je takzvaný tón emócií: môžu byť negatívne a pozitívne. Zaujímavým faktom je, že negatívne emócie sa zvýrazňujú oveľa viac ako pozitívne.
2. Intenzita. Hodnotí sa tu sila emocionálneho zážitku. Vonkajšie fyziologické prejavy sú tým výraznejšie, čím je emócia silnejšia. Tento parameter úzko súvisí s centrálnym nervovým systémom.
3. parameter ovplyvňuje aktivitu ľudského správania. Je prezentovaný v dvoch možnostiach: stenické a emócie prispievajú k paralýze akcií: osoba je letargická a apatická. Stenic na druhej strane povzbudzujú k činnosti.

Názory

Emocionálne stavy človeka sú rozdelené do 5 kategórií, ktoré sú identifikované silou, kvalitou a trvaním prejavu:

1. Nálada. Jeden z najdlhšie trvajúcich emocionálnych stavov. Ovplyvňuje ľudskú činnosť a môže sa vyskytnúť postupne aj náhle. Nálady sú pozitívne, negatívne, dočasné a trvalé.
2. Afektívne emocionálne stavy. Ide o skupinu krátkodobých emócií, ktoré človeka náhle premôžu a vyznačujú sa živým prejavom v správaní. Napriek krátkemu trvaniu je vplyv afektov na psychiku veľmi veľký a deštruktívny, čím sa znižuje jej schopnosť organizovať a adekvátne posudzovať realitu. Tento stav môžu ovládať len jednotlivci s vyvinutou vôľou.
3. Stresujúce emocionálne stavy. Vznikajú, keď sa človek dostane zo subjektívneho hľadiska. Silný stres môže byť sprevádzaný afektom, ak utrpel veľa emocionálnej ujmy. Stres je na jednej strane negatívny jav, ktorý nepriaznivo ovplyvňuje nervový systém a na druhej strane človeka mobilizuje, čo mu niekedy umožňuje zachrániť si život.
4. Frustrácia. Vyznačuje sa pocitom ťažkostí a prekážok, čím sa človek dostáva do depresívneho stavu. V správaní sa vyskytuje hnev, niekedy agresivita, ako aj negatívna reakcia na prebiehajúce udalosti bez ohľadu na ich povahu.
5. Emocionálne stavy vášne. Táto kategória emócií je spôsobená reakciou človeka na materiálne a duchovné potreby: napríklad silná túžba po niečom spôsobuje, že sa usiluje o objekt, ktorý je ťažké prekonať. V správaní sa pozoruje aktivita, osobnosť pociťuje nárast sily a najčastejšie sa stáva impulzívnejšou a iniciatívnejšou.

Spolu s touto klasifikáciou existuje aj podrobnejšia, ktorá rozdeľuje všetky emócie do 2 kategórií.

Psychológovia identifikujú 7 hlavných emócií:

• radosť;
• hnev;
• pohŕdanie;
• údiv;
• strach;
• znechutenie;
• smútok.

Podstatou základných emócií je, že ich prežívajú všetci ľudia, ktorí mali harmonický vývoj bez patológií z nervového systému. Rovnako sa prejavujú (aj keď v rôznej miere a množstve) u predstaviteľov rôznych kultúr a sociálnych prostredí.

Je to spôsobené prítomnosťou určitých mozgových štruktúr, ktoré sú zodpovedné za určitú emóciu. V človeku je teda spočiatku zakotvený istý súbor pravdepodobných emocionálnych zážitkov.

Úplne prvým magnetickým záznamovým médiom, na ktoré sa v Poulsenových prístrojoch na prelome 19.-20. oceľový drôt do priemeru 1 mm. Na začiatku XX storočia sa na tieto účely používal aj valcovaný oceľový pás. Kvalitatívne vlastnosti týchto nosičov však boli veľmi nízke. Stačí povedať, že na vytvorenie 14-hodinového magnetického záznamu prednášok na medzinárodnom kongrese v Kodani v roku 1908 bolo potrebných 2500 km drôtu s hmotnosťou približne 100 kg. Okrem toho v procese používania drôtu a oceľovej pásky vznikol neriešiteľný problém spájania ich samostatných kusov. Napríklad cez magnetickú hlavu neprešiel zauzlený drôt. Navyše sa dala ľahko zmiasť a tenký oceľový pásik jej porezal ruky. Oceľ magnetický disk, prvý patent, ktorý bol vydaný už v roku 1906, v tom čase nebol uplatnený 1.

Až od druhej polovice 20. rokov 20. storočia, kedy bol vynájdený prášková magnetická páska, sa začalo vo veľkom využívať magnetický záznam. Patent na technológiu nanášania feromagnetického prášku na film získal v roku 1928 Fritz Pfeimer v Nemecku. Spočiatku sa magnetický prášok aplikoval na papierový substrát, potom na acetát celulózy, až kým sa nepoužil vysokopevnostný

1 Vasilevskij Yu.A. Magnetické záznamové médiá. M., 1989. S. 5-6.

materiál - polyetyléntereftalát (lavsan). Zlepšila sa aj kvalita magnetického prášku. Začali sa používať najmä práškové oxidy železa s prídavkom kobaltu, oxidu chrómu, kovové magnetické prášky železa a jeho zliatin, čo umožnilo niekoľkonásobne zvýšiť hustotu záznamu. Pracovná vrstva sa nanáša na substrát vákuovým nanášaním alebo elektrolytickým nanášaním vo forme magnetického laku, ktorý pozostáva z magnetického prášku, spojiva, rozpúšťadla, zmäkčovadla a rôznych prísad.

Okrem pružnej základne a pracovnej magnetickej vrstvy môže mať páska ďalšie vrstvy: ochrannú - na povrchu pracovnej vrstvy a antifrikčnú - na zadnej strane pásky, aby sa chránila pracovná vrstva pred mechanickým opotrebením, zvýšenie mechanickú pevnosť pásky a na zlepšenie jej kĺzania po magnetickom povrchu.hlavy. Vrstva proti treniu tiež odstraňuje elektrické náboje, ktoré sa hromadia na magnetickej páske. Medzivrstva (podvrstva) medzi podkladom a pracovnou vrstvou slúži na zlepšenie priľnavosti pracovnej a antifrikčnej vrstvy k podkladu.

Na rozdiel od mechanických médií na záznam zvuku je magnetická páska vhodná na viacnásobný záznam informácií. Počet takýchto záznamov je veľmi veľký a je obmedzený iba mechanickou pevnosťou magnetickej pásky samotnej.

Prvé magnetofóny, ktoré sa objavili v 30. rokoch minulého storočia, boli kotúčové. V nich bola magnetická páska navinutá na cievkach. A na začiatku to boli obrovské cievky široké 1 palec (25,4 mm). Počas nahrávania a prehrávania sa páska prevíjala z plnej cievky na prázdnu.

V roku 1963 Philips vyvinul takzvaný kazetový záznam, ktorý umožnil použitie veľmi tenkých magnetických pások. Ich maximálna hrúbka je len 20 mikrónov so šírkou 3,81 mm. V kazetových magnetofónoch sú obe cievky v špeciáli kompaktná kazeta a koniec fólie je vopred pripevnený k prázdnej cievke. Inými slovami, tu sú magnetická páska a kazeta jediným funkčným mechanizmom. Nahrávanie na kompaktné kazety - obojsmerné. Celková dĺžka záznamu je zvyčajne 60, 90 a 120 minút.

Koncom 70. rokov 20. storočia. objavil mikrokazety rozmer 50x33x8 mm, teda veľkosť zápalkovej škatuľky, pre prenosné hlasové záznamníky a telefóny so záznamníkom a v polovici 80. rokov 20. storočia. - pikokazety- trikrát menej mikrokaziet.

Od roku 1952 sa magnetická páska používa na zaznamenávanie a uchovávanie informácií v elektronických počítačoch. Výhodou magnetickej pásky je možnosť záznamu so zvýšenou hustotou, pretože celková plocha magnetickej vrstvy pásky je oveľa väčšia ako u iných typov médií a je obmedzená iba dĺžkou páska. Kazetové mechaniky - kazety dosahujú kapacitu niekoľko TB a v blízkej budúcnosti bude ich kapacita desiatky TB. Mechanizmy páskovej jednotky pre kazety sa nazývajú streamery(z angličtiny, stream - stream). V princípe sú podobné magnetofónu.

Magnetická páska má však aj vážnu nevýhodu. Neumožňuje priamy prístup k zaznamenaným informáciám. Na to je potrebné pásku najskôr previnúť na požadované miesto, čím sa výrazne predĺži čas na čítanie informácií z nej. Magnetické kazety (kazety) sa vyznačujú aj veľkými rozmermi. Preto sa v súčasnosti používajú najmä v zálohovacích systémoch v dátových centrách, v podnikoch, vo veľkých dátových centrách, ako aj na ukladanie informácií na serveroch a desktopových pracovných staniciach, kde je spoľahlivosť, stabilita prevádzky, veľká kapacita, relatívne nízke náklady. Záložné systémy umožňujú zaistiť bezpečnosť informácií v prípade chýb, porúch alebo prírodných katastrof.

Na magnetickú pásku môžete nahrávať nielen zvukové, ale aj obrazové informácie. Video páska jeho štruktúra je podobná páske na záznam zvuku. Jeho pracovná vrstva má však zvyčajne zložitejšiu štruktúru. Faktom je, že vysokofrekvenčné video signály sa zaznamenávajú na samom povrchu pracovnej vrstvy. Môžu sa na ne použiť malé kovové častice. Nízke frekvencie naopak lepšie prenášajú veľké častice, ktoré je vhodné umiestniť do hĺbky. Preto môže pracovná vrstva magnetickej pásky na natáčanie videa pozostávať z dvoch vrstiev. Magnetická páska pre videodokumentáciu sa nahráva aj do špeciálnych kaziet, ktoré jej poskytujú ochranu pred mechanickým namáhaním, znečistením a rýchlym vkladaním do video zariadení. Rozšírené v 80. – 90. rokoch 20. storočia. videokazety teraz ustúpili sľubnejším videomédiám.

Najprv sa používali aj elektronické počítače magnetické bubny. Najmä v domácom veľkom elektronickom počítacom stroji (BESM-6) boli použité magnetické bubny s hmotnosťou asi 8 kg, ale s kapacitou pamäte iba 1 MB.

Od začiatku 60. rokov 20. storočia. široko používané, predovšetkým v počítačových pamäťových zariadeniach magnetické disky. Ide o hliníkové alebo plastové kotúče s priemerom 30 až 350 mm, pokryté magnetickou práškovou pracovnou vrstvou hrubou niekoľko mikrónov. Najprv magnetický povlak pozostával z oxidu železa, neskôr z oxidu chrómu.

V diskovej jednotke, podobne ako v magnetofore, sa informácie zaznamenávajú pomocou magnetickej hlavy, len nie pozdĺž pásky, ale na sústredných magnetických stopách umiestnených na povrchu rotujúceho disku, zvyčajne na oboch stranách. Magnetické disky sú pevné a flexibilné, odnímateľné a zabudované do osobného počítača. Ich hlavné charakteristiky sú: informačná kapacita, čas prístupu k informáciám a rýchlosť čítania za sebou.

Nevyberateľné pevné disky v počítači sú konštrukčne spojené do jednej jednotky s diskovou jednotkou. Sú zostavené do balíkov na jednej osi. Balenie diskov je umiestnené v uzavretom obale, ktorý zabezpečuje potrebnú čistotu a stály tlak bezprašného vzduchu. V súčasnosti sa namiesto vzduchu začalo používať ako plnivo inertný plyn hélium, čo umožňuje vďaka nižšej hustote výrazne zvýšiť energetickú účinnosť.

Každý disk obsahuje rovnaký počet po sebe idúcich skladieb (stôp). Šírka magnetickej stopy je približne 1 µm. Prvý model pevného disku, vytvorený v roku 1973, mal 30 stôp po 30 sektoroch, ktoré sa zhodou okolností zhodovali s kalibrom „30/30“ slávnej loveckej pušky Winchester a dali vznik slangovému názvu pevných magnetických diskov – „Winchester“. “, „Winchesterovci“. Dráhy sú sústredné kruhy zodpovedajúce oblastiam remanentnej magnetizácie vytvorenej magnetickými hlavami. Na druhej strane je každá zo stôp rozdelená na sekvenčne umiestnené sektory.

Vo vývoji pevných diskov je jasne viditeľný hlavný trend - postupné zvyšovanie hustoty záznamu sprevádzané zvyšovaním rýchlosti otáčania vretenovej hlavy a skracovaním času prístupu k informáciám a v konečnom dôsledku - zvyšovanie produktivitu. Kapacita disku, ktorá pôvodne dosahovala niekoľko GB, dosiahla v polovici druhej dekády 21. storočia 10 TB (ročný nárast kapacity pevného disku počítača je 35-40 percent). Umiestňovanie takého objemu informácií sa stalo možným na diskoch s metódou kolmého záznamu, ktorá sa objavila v roku 2007. V blízkej budúcnosti táto metóda zvýši kapacitu na 85 TB (zaznamenáte 86 miliónov farebných fotografií alebo 21,5 tisíc filmov).

Pevné disky sú určené na trvalé ukladanie informácií, vr. potrebné pri práci s počítačom (systémový softvér, aplikačné balíky a pod.). Na báze pevných diskov sa vyrábajú aj externé úložiská s kapacitou až niekoľko TB.

Pružné plastové magnetické disky (diskety, z angličtiny, floppy - free hanging) boli vyrobené z umelého filmu - mylaru, pokrytého oteruvzdorným ferrolakom a boli umiestnené jeden po druhom v špeciálnych tvrdých plastových obaloch - kazetách, ktoré poskytujú mechanickú ochranu média. Disketová kazeta je tzv disketa.

Prvá disketa sa objavila v roku 1967. Mala priemer 8 palcov a úložnú kapacitu 100 KB. V roku 1976 sa veľkosť diskety zmenšila na 5,25 palca a v roku 1980 Soni vyvinula 3,5-palcovú disketu a disketovú mechaniku, ktoré sa vyrábali najmä v nasledujúcich desaťročiach.

Na čítanie a zápis informácií sa používa špeciálne elektronicko-mechanické zariadenie - disková mechanika, kde je umiestnená disketa. Disketa má stredový otvor pre vreteno diskovej mechaniky a v puzdre je otvor uzatvárateľný kovovou clonou pre prístup k magnetickým hlavám, cez ktoré sa čítajú a zapisujú informácie. Nahrávanie na disketu sa vykonáva podľa rovnakého princípu ako na magnetofóne. Dochádza aj k priamemu mechanickému kontaktu hlavy s magnetickou pracovnou vrstvou, čo vedie k pomerne rýchlemu opotrebovaniu nosiča materiálu.

Kapacita jednej 3,5-palcovej diskety bola zvyčajne 1,0 až 2,0 MB. Štandardné diskety mali kapacitu 1,44 MB. Boli však vyvinuté 3,5-palcové diskety s kapacitou až 250 MB.

Diskety sa ukázali ako dosť vyberavé médiá. Sú menej odolné voči opotrebovaniu ako pevné disky a sú citlivé na magnetické polia a zvýšené teploty. To všetko často viedlo k strate zaznamenaných údajov. Preto sa diskety používali predovšetkým na prevádzkové ukladanie zdokumentovaných informácií. Teraz ich nahrádzajú spoľahlivejšie a efektívnejšie flash pamäťové médiá.

V poslednej štvrtine XX storočia v mnohých krajinách sveta a od 90. rokov 20. storočia. - a v Rusku tzv plastové karty, predstavujúce zariadenie pre magnetický spôsob uchovávania informácií a správy dát.

Predchodcami plastových kariet boli karty vyrobené z kartónu za účelom potvrdenia bonity držiteľa mimo banky. V roku 1928 začala jedna z amerických spoločností vyrábať kovové karty s rozmermi 63 x 35 mm. Bolo na nich vyrazené meno majiteľa, mesto, štát a ďalšie informácie. Takéto karty sa vydávali bežným zákazníkom vo veľkých predajniach. Pri platbe za tovar predávajúci prevalil kartu špeciálnym strojom, v dôsledku čoho sa na účtenku vytlačili písmená a čísla, ktoré boli na nej vytlačené. Tento šek s rukou napísanou sumou nákupu bol následne odoslaný do banky na preplatenie. Úplne prvá moderná kreditná karta, na základe ktorej vznikol platobný systém VISA, bola vydaná v roku 1958 Bank of America.

Plastové karty sa skladajú z troch vrstiev: polyesterového základu, na ktorý je nanesená tenká pracovná vrstva, a ochrannej vrstvy. Ako základ sa zvyčajne používa polyvinylchlorid, ktorý je ľahko spracovateľný, odolný voči teplote, chemickému a mechanickému namáhaniu. V niektorých prípadoch je však základom pre magnetické karty takzvaný pseudoplast - hrubý papier alebo lepenka s obojstrannou lamináciou.

Pracovná vrstva (feromagnetický prášok) sa nanáša na plast lisovaním za tepla vo forme samostatných úzkych pásikov. Podľa fyzikálnych vlastností a rozsahu použitia sa magnetické prúžky delia na dva typy: vysokoercetívne a nízkoerytritické. Vysoko ercetické pruhy sú čierne. Sú odolné voči magnetickým poliam. Na ich zaznamenanie je potrebná vyššia energia. Používajú sa ako kreditné karty, vodičské preukazy atď., teda v prípadoch, kde sa vyžaduje zvýšená odolnosť a bezpečnosť. Magnetické prúžky s nízkou EMC sú hnedé. Sú menej bezpečné, ale píšu sa ľahšie a rýchlejšie. Používa sa na kartách s obmedzenými dátumami platnosti.

Ochrannú vrstvu magnetických plastových kariet tvorí priehľadná polyesterová fólia. Je určený na ochranu pracovnej vrstvy pred opotrebovaním. Občas sa používajú nátery proti falšovaniu a kopírovaniu. Ochranná vrstva poskytuje až dve desiatky tisíc cyklov zápisu a čítania.

Treba poznamenať, že okrem magnetických existujú aj iné spôsoby zaznamenávania informácií na plastovú kartu: grafický záznam, embosovanie (mechanické vytláčanie), čiarové kódovanie, laserový záznam.

V súčasnosti sa elektronické čipy čoraz častejšie používajú v plastových kartách namiesto magnetických prúžkov. Takéto karty sa na rozdiel od jednoduchých magnetických začali nazývať inteligentné resp čipové karty(z angličtiny smart -smart). V nich zabudovaný mikroprocesor umožňuje ukladať značné množstvo informácií, umožňuje vykonávať potrebné výpočty v systéme bankových a obchodných platieb, čím sa plastové karty menia na multifunkčné nosiče informácií.

Prostredníctvom prístupu k mikroprocesoru (rozhraniu) môžu byť smart karty:

• - s kontaktným rozhraním (t.j. pri vykonávaní operácie sa karta vkladá do elektronického terminálu);
• - s duálnym rozhraním (môžu pôsobiť kontaktne aj bezkontaktne, to znamená, že výmena dát medzi kartou a externými zariadeniami môže prebiehať cez rádiový kanál).

Veľkosti plastových kariet sú štandardizované. V súlade s medzinárodnou normou ISO-7810 je ich dĺžka 85,595 mm, šírka - 53,975 mm, hrúbka - 3,18 mm.

Rozsah použitia magnetických plastových a pseudoplastových kariet, ako aj čipových kariet, je pomerne rozsiahly. Okrem bankových systémov sa používajú ako kompaktný nosič informácií, identifikátor pre automatizované účtovné a kontrolné systémy, certifikáty, preukazy, internetové karty, mobilné SIM karty, cestovné lístky, elektronické (biometrické) pasy a pod.

Hmotné magnetické záznamové médiá sa neustále zdokonaľujú spolu s elektromagnetickými dokumentačnými technológiami. Existuje tendencia k zvyšovaniu hustoty záznamu informácií na magnetických médiách so znižovaním ich veľkosti a skracovaním času prístupu k informáciám. Vyvíjajú sa technológie, ktoré v nie príliš vzdialenej budúcnosti umožnia niekoľkotisícnásobne zvýšiť pamäťovú kapacitu štandardného média v porovnaní so súčasne prevádzkovanými zariadeniami. A v dlhodobejšom horizonte sa očakáva objavenie sa nosiča, kde jednotlivé atómy budú hrať úlohu magnetických častíc. Výsledkom je, že jeho kapacita podľa vývojárov miliardkrát prekročí existujúce štandardy.

• Vyhláška Vasilevského Yu.A. op. S. 11, 225, 227-228; Levin V.I. op. od S. 23-24.
• Manukov S. Ako sa nestať kartovým idiotom // Spoločnosť. 2009. Číslo 27-28. S. 52.
• Fradkin V. Minulosť, súčasnosť a budúcnosť nosičov informácií // Cena počítača. 2003. Číslo 46.

Magnetické a optické mechaniky

Disketové mechaniky: princíp činnosti, špecifikácie, hlavné komponenty. Pevné disky: tvarové faktory, princíp činnosti, typy, hlavné charakteristiky, režimy činnosti. Konfigurácia a formátovanie magnetických diskov. Nástroje na údržbu pevných magnetických diskov. Logická štruktúra a formát magnetooptických a kompaktných diskov. Jednotky CD-R (RW), DVD-R (RW), ZIP: princíp činnosti, hlavné komponenty, technické vlastnosti. Magneto-optické mechaniky, streamery, flash disky. Prehľad hlavných moderných modelov.

Študent by mal vedieť:

• princíp činnosti a hlavné komponenty FDD;
• charakteristiky a režimy prevádzky jednotky pevného disku;
• princíp činnosti pohonov magneto-optických a kompaktných diskov;
• Formáty optických a magnetooptických diskov;

Študent by mal byť schopný:

• zaznamenávať informácie na rôzne médiá;
• používať softvér na údržbu pevného disku;
• určiť hlavné charakteristiky pohonov;

Ciele lekcie:

• - oboznámiť študentov s hlavnými komponentmi zariadení na ukladanie informácií.
• - študovať typy zariadení na ukladanie informácií a ich vlastnosti.
• - výchova informačnej kultúry žiakov, všímavosť, presnosť, disciplína, vytrvalosť.
• - rozvoj kognitívnych záujmov, sebaovládanie, schopnosť robiť si poznámky.

Teoretická časť.

Ukladanie dát na magnetické médiá

Takmer všetky osobné počítače uchovávajú informácie na médiách, ktoré využívajú magnetické alebo optické princípy. Magnetické úložisko rozdeľuje binárne dáta na malé zmagnetizované kovové častice, ktoré sú „vzorované“ na plochom disku alebo páske. Tento magnetický "vzor" môže byť následne dekódovaný do binárneho dátového toku.

Magnetické médiá – pevné disky a disketové jednotky – sú založené na elektromagnetizme. Jeho podstata spočíva v tom, že pri prechode elektrického prúdu vodičom sa okolo neho vytvorí magnetické pole (obr. 1). Toto pole pôsobí na feromagnetickú látku v ňom zachytenú. Keď sa zmení smer prúdu, zmení sa aj polarita magnetického poľa. Fenomén elektromagnetizmu sa využíva v elektromotoroch na generovanie síl pôsobiacich na magnety, ktoré sú namontované na rotujúcom hriadeli.

Existuje však aj opačný efekt: vo vodiči, ktorý je vystavený striedavému magnetickému poľu, vzniká elektrický prúd. Pri zmene polarity magnetického poľa sa mení aj smer elektrického prúdu (obr. 2).

Čítacia / zapisovacia hlava v akejkoľvek diskovej jednotke pozostáva z feromagnetického jadra v tvare U a okolo neho navinutej cievky (vinutia), cez ktorú môže pretekať elektrický prúd. Pri prechode prúdu vinutím vzniká v jadre (magnetickom obvode) hlavice magnetické pole (obr. 3). Pri zmene smeru pretekajúceho prúdu sa mení aj polarita magnetického poľa. Hlavy sú v podstate elektromagnety, ktorých polarita sa dá veľmi rýchlo zmeniť prepnutím smeru prechádzajúceho elektrického prúdu.

Ryža. 2. Pri pohybe vodiča v magnetickom poli v ňom vzniká elektrický prúd
Ryža. 3. Čítacia / zapisovacia hlava

Magnetické pole v jadre sa čiastočne šíri do okolitého priestoru v dôsledku prítomnosti „prerezanej“ medzery v základni písmena U. Ak sa v blízkosti medzery (pracovná vrstva nosiča) nachádza ďalší feromagnet, magnetické pole je v ňom lokalizované, pretože takéto látky majú nižší magnetický odpor ako vzduch ... Magnetický tok prechádzajúci medzerou je uzavretý cez nosič, čo vedie k polarizácii jeho magnetických častíc (domén) v smere pôsobenia poľa. Smer poľa a tým aj remanentná magnetizácia nosiča závisí od polarity elektrického poľa v hlavovom vinutí.

Pružné magnetické disky sa zvyčajne vyrábajú na lavsan a pevné disky sa vyrábajú na hliníkovom alebo sklenenom substráte, na ktorom je nanesená vrstva feromagnetického materiálu. Pracovná vrstva pozostáva hlavne z oxidu železa s rôznymi prísadami. Magnetické polia vytvorené jednotlivými doménami na čistom disku sú náhodne orientované a vzájomne kompenzujú akúkoľvek rozšírenú (makroskopickú) plochu povrchu disku, takže jeho remanentná magnetizácia je nulová.

Ak je časť povrchu disku vystavená magnetickému poľu, keď je priťahovaná blízko hlavovej medzery, domény sa zarovnajú v určitom smere a ich magnetické polia sa už navzájom nerušia. V dôsledku toho sa v tejto oblasti objavuje zvyšková magnetizácia, ktorú je možné následne zistiť. Z vedeckého hľadiska môžeme povedať: zvyškový magnetický tok tvorený danou oblasťou povrchu disku sa stáva nenulovým.

Čítanie / zapisovanie návrhov hlavy

S rozvojom technológie na výrobu diskových jednotiek sa zdokonalili aj konštrukcie čítacích / zapisovacích hláv. Prvé hlavy boli vinuté jadrá (elektromagnety). Podľa moderných štandardov boli ich rozmery obrovské a hustota záznamu extrémne nízka. V priebehu rokov prešli konštrukcie hláv dlhú cestu od prvých hláv s feritovými jadrami k moderným typom.

Najčastejšie používané hlavy sú nasledujúcich štyroch typov:

• ferit;
• s kovom v medzere (MIG);
• tenký film (TF);
• magnetorezistentné (MR);
• obrovský magnetorezistívny (GMR).
• Feritové hlavy

Klasické feritové hlavy boli prvýkrát použité v pohone IBM Winchester 30-30. Ich jadrá sú vyrobené na báze lisovaného feritu (na báze oxidu železa). Magnetické pole v medzere vzniká, keď vinutím preteká elektrický prúd. Na druhej strane so zmenami v sile magnetického poľa v blízkosti medzery vo vinutí sa indukuje elektromotorická sila. Hlava je teda všestranná, t.j. možno použiť na písanie aj čítanie. Rozmery a hmotnosť feritových hláv sú väčšie ako u tenkovrstvových; preto, aby sa zabránilo ich nežiaducemu kontaktu s povrchmi kotúčov, je potrebné zväčšiť medzeru.

Počas existencie feritových hlavíc sa ich pôvodný (monolitický) dizajn výrazne zlepšil. Najmä boli vyvinuté takzvané sklo-feritové (kompozitné) hlavy, ktorých malé feritové jadro je inštalované v keramickom tele. Šírka jadra a magnetická medzera takýchto hláv je menšia, čo umožňuje zvýšiť hustotu záznamových stôp. Navyše je znížená ich citlivosť na vonkajšie magnetické rušenie.

• Hlavy s kovom v medzere

Hlavy Metal-In-Gap (MIG) sú výsledkom vylepšenia konštrukcie kompozitnej feritovej hlavy. V takýchto hlavách je magnetická medzera umiestnená na zadnej strane jadra vyplnená kovom. Vďaka tomu je tendencia materiálu jadra k magnetickému nasýteniu výrazne znížená, čo umožňuje zvýšiť magnetickú indukciu v pracovnej medzere a teda zapisovať na disk s vyššou hustotou. Navyše gradient magnetického poľa vytvoreného hlavou s kovom v medzere je vyšší, čo znamená, že na povrchu disku sa vytvárajú zmagnetizované oblasti s výraznejšími hranicami (šírka zón prevrátenia znamienka sa zmenšuje).

Tieto hlavy umožňujú použitie médií s vysokou koercitívnou silou a tenkovrstvovou pracovnou vrstvou. Znížením celkovej hmotnosti a zlepšením dizajnu môžu byť takéto hlavy umiestnené bližšie k povrchu nosiča.

Hlavy s kovom v medzere sú dvoch typov: jednostranné a obojstranné (t. j. s jednou a dvoma pokovenými medzerami). V jednostranných hlavách je medzivrstva magnetickej zliatiny umiestnená iba v zadnej (nepracovnej) medzere a pri obojstranných hlavách v oboch. Vrstva kovu sa nanáša vákuovým nanášaním. Indukcia sýtosti magnetickej zliatiny je približne dvojnásobná oproti feritu, čo, ako už bolo uvedené, umožňuje záznam na médiá s vysokou koercitívnou silou, ktoré sa používajú vo vysokokapacitných jednotkách. Obojstranné hlavy sú v tomto smere lepšie ako jednostranné.

• Tenké filmové hlavy

Tenkovrstvové (TF) hlavy sa vyrábajú takmer rovnakou technológiou ako integrované obvody, t.j. pomocou fotolitografie. Na jeden substrát možno naraz „vytlačiť“ niekoľko tisíc hláv, ktoré sú vďaka tomu malé a ľahké.

Pracovná štrbina v tenkovrstvových hlavách môže byť veľmi úzka a jej šírka sa pri výrobe upravuje nanášaním ďalších vrstiev z nemagnetickej hliníkovej zliatiny. Hliník úplne vypĺňa pracovnú medzeru a dobre ju chráni pred poškodením (odštiepením hrán) v prípade náhodného kontaktu s kotúčom. Samotné jadro je vyrobené zo zliatiny železa a niklu, ktorej indukcia nasýtenia je 2–4 krát vyššia ako u feritu.

Oblasti remanentnej magnetizácie tvorené tenkovrstvovými hlavami na povrchu disku majú jasne definované hranice, čo umožňuje dosiahnuť veľmi vysokú hustotu záznamu. Vďaka nízkej hmotnosti a malým rozmerom hláv je možné výrazne zmenšiť medzeru medzi nimi a povrchmi diskov v porovnaní s feritovými a MIG hlavami: u niektorých jednotiek jej hodnota nepresahuje 0,05 mikrónu. V dôsledku toho sa po prvé zvyšuje remanentná magnetizácia povrchových plôch nosiča a po druhé sa zvyšuje amplitúda signálu a zlepšuje sa pomer signálu k šumu v režime čítania, čo v konečnom dôsledku ovplyvňuje spoľahlivosť záznamu a čítania údajov.

Dnes sa tenkovrstvové hlavy používajú vo väčšine veľkokapacitných diskov, najmä v modeloch malých rozmerov, pričom prakticky vytláčajú hlavy s kovom v medzere. Ich dizajn a vlastnosti sa neustále zlepšujú, ale s najväčšou pravdepodobnosťou budú v blízkej budúcnosti nahradené magnetorezistívnymi hlavami.

• Magnetorezistentné hlavy

Magneto-odporové (MR) hlavy sú relatívne nové. Sú vyvinuté spoločnosťou IBM a umožňujú dosiahnuť najvyššie hodnoty hustoty záznamu a rýchlosti úložných zariadení. Magnetorezistívne hlavy boli prvýkrát nainštalované na pevný disk IBM 1GB (3,5 ″) v roku 1991.

Všetky hlavice sú detektory, t.j. zaznamenáva zmeny v magnetizačných zónach a premieňa ich na elektrické signály, ktoré možno interpretovať ako dáta. S magnetickým záznamom je však jeden problém: so znižovaním magnetických domén média sa znižuje úroveň signálu hlavy a existuje možnosť pomýliť si šum so „skutočným“ signálom. Na vyriešenie tohto problému je potrebné mať efektívnu čítaciu hlavu, ktorá dokáže spoľahlivejšie určiť prítomnosť signálu.

Magnetorezistívne hlavy sú drahšie a zložitejšie ako iné typy hláv, pretože v ich dizajne sú ďalšie prvky a technologický proces zahŕňa niekoľko ďalších etáp. Nasledujú hlavné rozdiely medzi magnetorezistívnymi hlavami a konvenčnými hlavami:

• k nim musia byť pripojené ďalšie vodiče na dodávanie meracieho prúdu do odporového snímača;
• Vo výrobnom procese sa používa 4–6 dodatočných masiek (fotomask);
• magnetorezistívne hlavy sú vďaka svojej vysokej citlivosti náchylnejšie na vonkajšie magnetické polia, preto je potrebné ich starostlivo tieniť.

Vo všetkých predtým uvažovaných hlavách „fungovala“ rovnaká medzera v procese písania a čítania a v magnetorezistívnej hlave sú dve, každá pre svoju vlastnú činnosť. Pri navrhovaní hláv s jednou pracovnou medzerou musíte urobiť kompromis vo výbere jej šírky. Faktom je, že na zlepšenie parametrov hlavy v režime odčítania je potrebné zmenšiť šírku medzery (na zvýšenie rozlíšenia) a počas nahrávania by mala byť medzera širšia, pretože magnetický tok preniká do pracovnej vrstvy do väčšej hĺbky ("magnetizuje" ju v celej hrúbke). V magnetorezistívnych hlavách s dvomi medzerami môže mať každá z nich optimálnu šírku. Ďalšou vlastnosťou uvažovaných hláv je, že ich záznamová (tenkovrstvová) časť vytvára na disku širšie stopy, než je potrebné pre činnosť čítacej jednotky (magnetorezistívna). V tomto prípade čítacia hlava „zbiera“ menej magnetického rušenia zo susedných stôp.

• Obrovské magnetorezistívne hlavy

V roku 1997 spoločnosť IBM oznámila nový typ magnetorezistívnej hlavy s oveľa väčšou citlivosťou. Boli nazývané Giant Magnetoresistive (GMR) hlavy. Tento názov dostali podľa použitého efektu (hoci boli rozmerovo menšie ako štandardné magnetorezistívne hlavy). Efekt GMR bol objavený v roku 1988 v kryštáloch umiestnených vo veľmi silnom magnetickom poli (približne 1000-násobok magnetického poľa používaného v pevných diskoch).

Metódy kódovania údajov

Magnetické údaje sú uložené v analógovej forme. Samotné dáta sú zároveň prezentované v digitálnej podobe, keďže ide o postupnosť núl a jednotiek. Keď sa vykonáva záznam, digitálne informácie prichádzajúce na magnetickú hlavu vytvárajú na disku magnetické domény zodpovedajúcej polarity. Ak počas záznamu dorazí do hlavy pozitívny signál, magnetické domény sa polarizujú v jednom smere a ak je negatívny, v opačnom smere. Keď sa zmení polarita zaznamenaného signálu, zmení sa aj polarita magnetických domén.

Ak počas prehrávania hlava registruje skupinu magnetických domén rovnakej polarity, negeneruje žiadne signály; k laseru dochádza len vtedy, keď hlava zaznamená zmenu polarity. Tieto momenty prepólovania sa nazývajú prepólovanie. Každá zmena znamienka spôsobí, že čítacia hlava vyšle napäťový impulz; práve tieto impulzy zariadenie registruje pri čítaní údajov. Ale zároveň čítacia hlava generuje signál, ktorý nie je presne ten, ktorý bol zapísaný; v skutočnosti vytvára sériu impulzov, z ktorých každý zodpovedá okamihu zmeny znamenia.

Na optimálne umiestnenie impulzov v záznamovom signáli sa nespracované údaje prenášajú cez špeciálne zariadenie nazývané kodér/dekodér. Toto zariadenie konvertuje binárne dáta na elektrické signály, ktoré sú optimalizované pre umiestnenie zón obrátenia znakov na záznamovú stopu. Počas čítania vykonáva kodér / dekodér inverznú transformáciu: rekonštruuje sekvenciu binárnych údajov zo signálu. V priebehu rokov bolo vyvinutých niekoľko metód kódovania dát, pričom hlavným cieľom vývojárov je dosiahnuť maximálnu efektivitu a spoľahlivosť záznamu a čítania informácií.

Pri práci s digitálnymi dátami je synchronizácia mimoriadne dôležitá. Počas čítania alebo písania je veľmi dôležité presne určiť moment každej zmeny znamenia. Ak nedôjde k synchronizácii, môže byť okamih zmeny znamienka určený nesprávne, v dôsledku čoho je nevyhnutná strata alebo skreslenie informácií. Aby sa tomu zabránilo, musí byť činnosť vysielacích a prijímacích zariadení prísne synchronizovaná. Existujú dva spôsoby riešenia tohto problému. Najprv zosynchronizujte prevádzku dvoch zariadení prenesením špeciálneho synchronizačného signálu (alebo synchronizačného signálu) cez samostatný komunikačný kanál. Po druhé, skombinujte synchronizačný signál s dátovým signálom a preneste ich spolu cez rovnaký kanál. Toto je podstata väčšiny metód kódovania údajov.

Hoci sa vyvinulo veľké množstvo najrozmanitejších metód, dnes sa v skutočnosti používajú iba tri z nich:

• frekvenčná modulácia (FM);
• modifikovaná frekvenčná modulácia (MFM);
• Kódovanie s obmedzenou dĺžkou záznamového poľa (RLL).

Frekvenčná modulácia (FM)

Metóda kódovania FM (Frequency Modulation) bola vyvinutá skôr ako iná a používala sa pri nahrávaní na diskety s takzvanou jednoduchou hustotou (single density) v skorých počítačoch. Kapacita týchto jednostranných diskiet bola iba 80 KB. V 70. rokoch minulého storočia sa FM nahrávanie používalo v mnohých zariadeniach, ale teraz sa od neho úplne upustilo.

Modifikovaná frekvenčná modulácia (MFM)

Hlavným cieľom vývojárov metódy MFM (Modified Frequency Modulation - modifikovaná frekvenčná modulácia) bolo znížiť počet zón zmeny znamienka pre záznam rovnakého množstva dát v porovnaní s FM kódovaním a tým zvýšiť potenciálnu kapacitu kariéra. Pri tejto metóde záznamu sa zníži počet oblastí na zmenu znamienka, ktoré sa používajú len na synchronizáciu. Synchronizačné prechody sa zapisujú len na začiatok buniek s nulovým dátovým bitom a iba ak mu predchádza nulový bit. Vo všetkých ostatných prípadoch sa zóna zmeny synchronizačného znaku nevytvorí. Vďaka takémuto zníženiu počtu zón zmeny znakov pri rovnakej prípustnej hustote ich umiestnenia na disku sa informačná kapacita zdvojnásobí v porovnaní so záznamom metódou FM.

To je dôvod, prečo sa disky MFM často označujú ako disky s dvojitou hustotou. Keďže pri uvažovanom spôsobe záznamu má rovnaký počet zón so zmenou znamienka dvakrát toľko „užitočných“ údajov ako pri kódovaní FM, rýchlosť čítania a zapisovania informácií na médium sa tiež zdvojnásobí.

Kódovanie s obmedzenou dĺžkou záznamového poľa (RLL)

Jednoznačne najpopulárnejšou metódou kódovania je Run Length Limited (RLL). Umožňuje umiestniť na disk jedenapolkrát viac informácií ako pri nahrávaní metódou MFM a trikrát viac ako pri kódovaní FM. Pri použití tejto metódy sa nekódujú jednotlivé bity, ale celé skupiny, v dôsledku čoho sa vytvárajú určité sekvencie zón zmeny znamienka.

Metóda RLL bola vyvinutá spoločnosťou IBM a prvýkrát bola použitá v diskových jednotkách na veľkých strojoch. Koncom osemdesiatych rokov sa používal v pevných diskoch v PC a dnes sa používa takmer vo všetkých PC.

Meranie skladovacej kapacity

V decembri 1998 Medzinárodná elektrotechnická komisia (IEC), norma pre elektrotechnickú normalizáciu, zaviedla ako oficiálnu normu systém názvov a symbolov pre jednotky merania na použitie pri spracovaní a prenose údajov. Až donedávna sa pri súčasnom použití desiatkových a binárnych meracích systémov mohol jeden megabajt rovnať 1 miliónu bajtov (106) a 1 048 576 bajtom (220). Štandardné skratky jednotiek používaných na meranie kapacity magnetických a iných pamäťových zariadení sú uvedené v tabuľke. 1.

Podľa nového štandardu 1 MiB (mebibajt) obsahuje 220 (1 048 576) bajtov a 1 MB (megabajt) obsahuje 106 (1 000 000) bajtov. Bohužiaľ, neexistuje žiadny všeobecne uznávaný spôsob, ako rozlíšiť binárne násobky jednotiek od desiatkových. Inými slovami, anglická skratka MB (alebo M) môže znamenať milióny bajtov aj megabajtov.

Skladovacie kapacity sa zvyčajne merajú v binárnych jednotkách, ale skladovacie kapacity sú v desiatkových aj binárnych jednotkách, čo často vedie k nejasnostiam. Všimnite si tiež, že v angličtine sa bity a bajty líšia v prípade prvého písmena (môže byť veľké alebo malé). Napríklad malé písmeno „b“ sa používa pri odkaze na milióny bitov, výsledkom čoho je, že mernou jednotkou pre milión bitov za sekundu je Mbps, zatiaľ čo MBps znamená milión bajtov za sekundu.

Čo je pevný disk

Najpotrebnejšou a zároveň najzáhadnejšou súčasťou počítača je pevný disk. Ako viete, je určený na ukladanie údajov a následky jeho zlyhania sú často katastrofálne. Aby ste správne fungovali alebo aktualizovali svoj počítač, musíte mať dobrú predstavu o tom, čo to je - pevný disk.

Hlavnými prvkami úložného priestoru je niekoľko okrúhlych hliníkových alebo nekryštalických sklenených platní. Na rozdiel od diskiet (diskety) sa nedajú ohýbať; preto sa objavil názov pevný disk (obr. 4). Vo väčšine zariadení sú neodnímateľné, takže niekedy sa tieto jednotky nazývajú pevné (pevné disky). Existujú aj vymeniteľné jednotky, ako sú zariadenia Iomega Zip a Jaz.

Najnovšie úspechy

Za takmer 20 rokov, ktoré uplynuli od doby, kedy sa pevné disky stali bežnou súčasťou osobných počítačov, sa radikálne zmenili ich parametre. Aby ste mali predstavu o tom, ako ďaleko prešiel proces zlepšovania pevných diskov, uvádzame niektoré z najjasnejších faktov.

Maximálne kapacity pre 5,25" disky sa zvýšili z 10 MB (1982) na 180 GB alebo viac pre 3,5" disky s polovičnou výškou (Seagate Barracuda 180). Kapacita 2,5-palcových diskov s výškou menšou ako 12,5 mm, ktoré sa používajú v prenosných počítačoch, narástla na 32 GB (IBM Travelstar 32GH). Pevné disky menšie ako 10 GB sa v moderných stolných počítačoch takmer nepoužívajú.

Rýchlosti prenosu dát sa zvýšili z 85-102 KB/s na IBM XT (1983) na 51,15 MB/s na najrýchlejších systémoch (Seagate Cheetah 73LP).

Priemerný čas vyhľadávania (t. j. čas nastavenia hlavy na požadovanú stopu) sa znížil z 85 ms v počítači IBM XT (1983) na 4,2 ms v jednej z najrýchlejších dostupných diskových jednotiek v súčasnosti (Seagate Cheetah X15).

V roku 1982 stála 10 MB jednotka viac ako 1 500 dolárov (150 dolárov za megabajt). V súčasnosti cena pevných diskov klesla na pol centa za megabajt.

Ako fungujú pevné disky

Na pevných diskoch sa dáta zapisujú a čítajú univerzálnymi čítacími/zápisovými hlavami z povrchu rotujúcich magnetických diskov, rozdelených na stopy a sektory (každý 512 bajtov), ​​ako je znázornené na obr. 5.

Jednotky majú zvyčajne viacero diskov a údaje sa zapisujú na obe strany každého z nich. Väčšina jednotiek má najmenej dva alebo tri disky (umožňujúce záznam na štyri alebo šesť strán), ale existujú aj jednotky s až 11 alebo viacerými diskami. Dráhy rovnakého typu (rovnako umiestnené) na všetkých stranách kotúčov sú spojené do valca (obr. 6). Každá strana disku má svoju vlastnú čítaciu/zápisovú stopu, no všetky hlavy sú namontované na spoločnej tyči alebo racku. Hlavy sa preto nemôžu pohybovať nezávisle od seba a pohybujú sa len synchrónne.

Pevné disky sa otáčajú oveľa rýchlejšie ako disketové jednotky. Ich rýchlosť otáčania bola aj vo väčšine prvých modelov 3 600 ot./min (t. j. 10-krát viac ako pri disketovej mechanike) a donedávna bola takmer štandardom pre pevné disky. Teraz sa však rýchlosť otáčania pevných diskov zvýšila. Napríklad v notebooku Toshiba sa 3,3 GB disk točí rýchlosťou 4 852 otáčok za minútu, no už existujú modely s frekvenciami 5 400, 5 600, 6 400, 7 200, 10 000 a dokonca 15 000 ot./min. Rýchlosť konkrétneho pevného disku závisí od jeho frekvencie otáčania, rýchlosti pohybu systému hlavy a počtu sektorov na stope.

Počas normálnej prevádzky pevného disku sa čítacie/zapisovacie hlavy nedotýkajú (a nemali by sa dotýkať!) diskov. Ale keď vypnete napájanie a zastavíte disky, klesnú na povrch. Počas prevádzky zariadenia sa medzi hlavou a povrchom rotujúceho kotúča vytvorí veľmi malá vzduchová medzera (vzduchový vankúš). Ak sa do tejto medzery dostane zrnko prachu alebo dôjde k nárazu, hlava sa „zrazí“ s kotúčom, ktorý sa otáča „plnou rýchlosťou“. Ak je úder dostatočne silný, hlava sa zlomí. Dôsledky toho môžu byť rôzne – od straty niekoľkých bajtov dát až po zlyhanie celého disku. Preto sú vo väčšine jednotiek povrchy magnetických diskov legované a potiahnuté špeciálnymi mazivami, čo umožňuje zariadeniam vydržať každodenné „výstupy“ a „pristátia“ hláv, ako aj vážnejšie otrasy.

Ryža. 6. Valec pevného disku

Trate a sektory

Skladba je jeden „prstenec“ údajov na jednej strane disku. Záznamová stopa na disku je príliš veľká na to, aby sa dala použiť ako úložná jednotka. Na mnohých jednotkách jeho kapacita presahuje 100 tisíc bajtov a prideliť takýto blok na ukladanie malého súboru je mimoriadne nehospodárne. Preto sú stopy na disku rozdelené do očíslovaných častí nazývaných sektory.

Počet sektorov sa môže líšiť v závislosti od hustoty stôp a typu pohonu. Napríklad stopa na diskete môže mať 8 až 36 sektorov a stopa na pevnom disku môže mať 380 až 700. Sektory vytvorené pomocou štandardných formátovacích programov majú kapacitu 512 bajtov, ale je možné, že sa táto hodnota zmení v r. budúcnosť.

Sektory na trati sú očíslované od jednej, na rozdiel od hláv a valcov, ktoré sa počítajú od nuly. Napríklad 3,5-palcová HD (High Density) disketa (kapacita 1,44 MB) obsahuje 80 valcov očíslovaných 0 až 79, mechanika má dve hlavy (očíslované 0 a 1) a každá stopa valca je rozdelená na 18 sektorov (1- 18).

Keď sa disk naformátuje na začiatku a na konci každého sektora, vytvoria sa ďalšie oblasti na zaznamenanie ich čísel, ako aj ďalších servisných informácií, vďaka ktorým radič identifikuje začiatok a koniec sektora. To vám umožní rozlíšiť medzi nenaformátovanou a naformátovanou kapacitou disku. Po naformátovaní sa kapacita disku zníži a s tým sa musíte zmieriť, pretože na zabezpečenie normálnej prevádzky mechaniky je potrebné rezervovať miesto na disku pre servisné informácie.

Na začiatku každého sektora je napísaná jeho hlavička (alebo predponová časť), ktorá určuje začiatok a číslo sektora, a na konci záver (alebo časť s príponou), ktorý obsahuje kontrolný súčet (kontrolný súčet) potrebný na overenie integrita dát... Väčšina novších diskov používa namiesto hlavičky takzvaný No-ID záznam, ktorý pojme väčšie množstvo dát. Okrem uvedených oblastí informácií o službách každý sektor obsahuje dátovú oblasť s kapacitou 512 bajtov.

Pre názornosť si predstavte, že sektory sú stránky v knihe. Každá strana obsahuje text, ale nevypĺňa celý priestor na stránke, pretože má okraje (hore, dole, vpravo a vľavo). Servisné informácie sú umiestnené na okrajoch, napríklad názvy kapitol (v našej analógii to budú zodpovedať číslam skladieb a valcov) a číslam strán (čo zodpovedá číslam sektorov). Oblasti na disku, ktoré sú podobné poliam na stránke, sa vytvoria pri formátovaní disku; potom sú v nich zaznamenané aj informácie o službe. Okrem toho sa počas formátovania disku vypĺňajú dátové oblasti každého sektora fiktívnymi hodnotami. Po naformátovaní disku môžete zapisovať informácie do oblasti údajov ako zvyčajne. Informácie obsiahnuté v hlavičkách a záveroch sektorov sa počas bežných operácií zápisu údajov nemenia. Môžete to zmeniť iba preformátovaním disku.

Formátovanie diskov

Existujú dva typy formátovania disku:

• fyzické alebo nízkoúrovňové formátovanie;
• logické alebo vysokoúrovňové formátovanie.

Pri formátovaní diskiet pomocou Prieskumníka Windows 9x alebo príkazu DOS FORMAT sa vykonajú obe operácie, ale pre pevné disky sa musia vykonať samostatne. Okrem toho v prípade pevného disku existuje tretia fáza, ktorá sa vykonáva medzi dvoma uvedenými operáciami formátovania, - rozdelenie disku na oblasti. Rozdelenie na oddiely je absolútne nevyhnutné, ak chcete na jednom počítači používať viacero operačných systémov. Fyzické formátovanie sa vždy vykonáva rovnakým spôsobom, bez ohľadu na vlastnosti operačného systému a možnosti formátovania na vysokej úrovni (ktoré sa môžu pre rôzne operačné systémy líšiť). To umožňuje kombináciu viacerých operačných systémov na jednom pevnom disku.

Pri organizovaní niekoľkých oddielov na jednom disku môže byť každý z nich použitý na prácu pod kontrolou jeho operačného systému alebo môže predstavovať samostatný zväzok (zväzok) alebo logický disk (logický disk). Zväzok alebo logická jednotka je to, čomu systém priradí písmeno jednotky.

Formátovanie pevného disku teda pozostáva z troch krokov.

1. Nízkoúrovňové formátovanie.
2. Organizácia oddielov na disku.
3. Formátovanie na vysokej úrovni.

Nízkoúrovňové formátovanie

Počas procesu nízkoúrovňového formátovania sa stopy na disku rozdelia na sektory. V tomto prípade sa zaznamenávajú hlavičky a závery sektorov (predpony a prípony) a vytvárajú sa aj intervaly medzi sektormi a stopami. Údajová oblasť každého sektora je vyplnená fiktívnymi hodnotami alebo špeciálnymi testovacími súbormi údajov. Na disketách je počet sektorov na stopu určený typom diskety a diskovej jednotky; počet sektorov na stopu pevného disku závisí od rozhrania disku a ovládača.

Takmer všetky jednotky IDE a SCSI používajú takzvané zónové nahrávanie s premenlivým počtom sektorov na stopu. Skladby ďalej od stredu, a teda dlhšie, obsahujú viac sektorov ako tie, ktoré sú blízko stredu. Jedným zo spôsobov, ako zvýšiť kapacitu pevného disku, je rozdeliť vonkajšie valce na viac sektorov ako vnútorné valce. Vonkajšie valce môžu teoreticky pojať viac údajov, pretože majú väčší obvod. Avšak v jednotkách, ktoré nepoužívajú metódu zónového záznamu, obsahujú všetky valce rovnaké množstvo údajov, hoci obvod vonkajších valcov môže byť dvakrát väčší ako obvod vnútorných. V dôsledku toho sa plytvá priestorom vonkajších koľají, pretože sa využíva extrémne neefektívne (obr. 7).

Zónové nahrávanie rozdeľuje cylindre do skupín, ktoré sa nazývajú zóny, a keď sa pohybujete smerom k vonkajšiemu okraju disku, stopy sú rozdelené do ďalších a ďalších sektorov. Vo všetkých valcoch patriacich do jednej zóny je počet sektorov na dráhach rovnaký. Možný počet zón závisí od typu pohonu; vo väčšine zariadení je ich 10 a viac (obr. 8).

Ryža. 7. Štandardné nahrávanie: počet sektorov je rovnaký na všetkých stopách Ryža. 8. Zónové nahrávanie: počet sektorov na stopách sa mení, keď sa pohybujete od stredu disku

Ďalšou vlastnosťou zónového záznamu je, že rýchlosť výmeny dát s pohonom sa môže meniť a závisí od zóny, v ktorej sa hlavice v konkrétnom momente nachádzajú. Stáva sa to preto, že vo vonkajších zónach je viac sektorov a uhlová rýchlosť otáčania disku je konštantná (t.j. lineárna rýchlosť pohybu sektorov vzhľadom na hlavu pri čítaní a zápise dát na vonkajšie stopy je vyššia ako na vnútorných).

Usporiadanie diskových oddielov

Rozdelením disku na oblasti nazývané oblasti môže každá z nich vytvoriť súborový systém zodpovedajúci konkrétnemu operačnému systému. V operačných systémoch sa dnes najčastejšie používajú tri súborové systémy.

FAT (File Allocation Table). Je to štandardný súborový systém pre DOS, Windows 9x a Windows NT. V oddieloch FAT pod DOSom je povolená dĺžka názvov súborov 11 znakov (8 znakov skutočného názvu a 3 znaky prípony) a veľkosť zväzku (logického disku) do 2 GB. V systéme Windows 9x a Windows NT 4.0 a novších je povolená dĺžka názvov súborov 255 znakov.

FAT32 (Tabuľka prideľovania súborov, 32-bitová – 32-bitová tabuľka prideľovania súborov). Používa sa s Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 a Windows 2000. V tabuľkách FAT zodpovedá 32 umiestnení 32-bitovým číslam. S touto štruktúrou súborov môže mať zväzok (logický disk) až 2 TB (2 048 GB).

NTFS (systém súborov Windows NT – súborový systém Windows NT). Dostupné iba v operačnom systéme Windows NT / 2000. Názvy súborov môžu mať dĺžku až 256 znakov a veľkosť partície (teoreticky) je 16 Ebajtov (16 x 1018 bajtov). NTFS poskytuje ďalšie možnosti, ktoré iné systémy súborov neposkytujú, ako napríklad zabezpečenie.

Najpoužívanejším súborovým systémom je FAT, pretože je podporovaný väčšinou existujúcich operačných systémov.

Rozdelenie disku sa vykonáva pomocou programu FDISK dodávaného s operačným systémom, pomocou ktorého môžete vybrať (v megabajtoch aj v percentách) veľkosť primárnych a sekundárnych oblastí. Neexistujú žiadne prísne pokyny na vytváranie oddielov na disku - musíte brať do úvahy veľkosť disku, ako aj nainštalovaný operačný systém.

Po vytvorení oddielov je potrebné vykonať formátovanie na vysokej úrovni pomocou nástrojov operačného systému.

Formátovanie na vysokej úrovni

Pri vysokoúrovňovom formátovaní vytvára operačný systém (Windows 9x, Windows NT alebo DOS) štruktúry na prácu so súbormi a údajmi. Každý oddiel (logický disk) obsahuje zavádzací sektor zväzku (Volume Boot Sector - VBS), dve kópie alokačnej tabuľky súborov (FAT) a koreňový adresár (Root Directory). Pomocou týchto dátových štruktúr operačný systém prideľuje miesto na disku, sleduje umiestnenie súborov a dokonca „obchádza“ chybné oblasti na disku, aby sa predišlo problémom.

V podstate formátovanie na vysokej úrovni je menej o formátovaní ako o vytváraní obsahu disku a tabuliek prideľovania súborov. Skutočné formátovanie je nízkoúrovňové formátovanie, ktoré rozdeľuje disk na stopy a sektory. Pomocou príkazu DOS FORMAT sa na diskete vykonajú oba typy formátovania a na pevnom disku iba vysokoúrovňové formátovanie. Na vykonanie nízkoúrovňového formátovania na pevnom disku potrebujete špeciálny program, ktorý zvyčajne poskytuje výrobca disku.

Hlavné uzly pevných diskov

Existuje mnoho rôznych typov pevných diskov, ale takmer všetky sa skladajú z rovnakých základných komponentov. Konštrukcia týchto jednotiek a kvalita použitých materiálov sa môžu líšiť, ale ich základné výkonové charakteristiky a princípy fungovania sú rovnaké. Medzi hlavné konštrukčné prvky typickej jednotky pevného disku (obrázok 9) patria:

• disky;
• čítacie / zapisovacie hlavy;
• mechanizmus pohonu hlavy;
• motor diskového pohonu;
• doska plošných spojov s riadiacimi obvodmi;
• káble a konektory;
• konfiguračné položky (prepojky a prepínače).

Disky, motor disku, hlavy a mechanizmus pohonu sú zvyčajne umiestnené v uzavretom obale nazývanom HDA (Head Disk Assembly). Zvyčajne sa tento blok považuje za jeden uzol; neotvára sa takmer vôbec. Ostatné zostavy, ktoré nie sú súčasťou HDA (doska s plošnými spojmi, rám, konfiguračné položky a montážne diely), sú odnímateľné.

Disky

Jednotka zvyčajne obsahuje jeden alebo viac magnetických diskov. V priebehu rokov sa vytvorilo množstvo štandardných veľkostí pohonov, ktoré sú určené najmä veľkosťou pohonov, a to:

• 5,25 palca (v skutočnosti 130 mm alebo 5,12 palca);
• 3,5 palca (v skutočnosti 95 mm alebo 3,74 palca);
• 2,5 palca (v skutočnosti 65 mm alebo 2,56 palca);
  • 1 palec (v skutočnosti 34 mm alebo 1,33 palca).

Existujú aj mechaniky s väčšími diskami, napríklad 8", 14" a ešte väčšími, no tieto zariadenia sa v osobných počítačoch väčšinou nepoužívajú. V súčasnosti sa stolové a niektoré prenosné modely najčastejšie inštalujú s 3,5" diskami a malými zariadeniami (2,5" a menšími) v prenosných systémoch.

Väčšina jednotiek má aspoň dve jednotky, hoci niektoré menšie modely sa dodávajú s jednou jednotkou. Počet diskov je limitovaný fyzickými rozmermi mechaniky, konkrétne výškou jej šasi. Najväčší počet jednotiek v 3,5-palcových jednotkách je 11.

Pracovná vrstva disku

Bez ohľadu na to, aký materiál je použitý ako základ disku, je pokrytý tenkou vrstvou látky schopnej udržať zvyškovú magnetizáciu po vystavení vonkajšiemu magnetickému poľu. Táto vrstva sa nazýva pracovná alebo magnetická a práve v nej sú uložené zaznamenané informácie. Najbežnejšie sú dva typy pracovnej vrstvy:

• oxid;
• tenkovrstvový.

Vrstva oxidu je polymérny povlak naplnený oxidom železa.

Tenkovrstvová pracovná vrstva je tenšia, je pevnejšia a kvalita jej povlaku je oveľa vyššia. Táto technológia vytvorila základ pre výrobu mechaniky novej generácie, pri ktorej sa podarilo výrazne zmenšiť medzeru medzi hlavami a povrchmi diskov, čo umožnilo zvýšiť hustotu záznamu.

Elektrolýzou sa získa tenkovrstvová galvanizovaná pracovná vrstva. Deje sa to takmer rovnakým spôsobom ako pri chrómovaní nárazníka auta. Hliníkový substrát disku je postupne ponorený do kúpeľov s rôznymi roztokmi, v dôsledku čoho je pokrytý niekoľkými vrstvami kovového filmu. Pracovná vrstva je vrstva kobaltovej zliatiny, ktorá je hrubá len asi 1 mikropalec (asi 0,025 mikrónu).

Čítacie / zapisovacie hlavy

Pevné disky majú samostatnú hlavu na čítanie a zápis pre každú stranu každého disku. Všetky hlavy sú namontované na spoločnom pohyblivom ráme a pohybujú sa súčasne.

Na obr. 10 znázorňuje typickú konštrukciu pohonu s pohyblivou cievkou.

Keď je pohon vypnutý, hlavy sa pod silou pružín dotýkajú kotúčov. Pri roztáčaní kotúčov sa zvyšuje aerodynamický tlak pod hlavami a odlamujú sa od pracovných plôch („vzlietnu“). Keď sa disk otáča plnou rýchlosťou, medzera medzi diskom a hlavami môže byť 0,5 až 5 mikropalcov (0,01 až 0,5 mikrónu) alebo viac.

Ryža. 10. Čítanie/zápis hláv a rotačného ovládača pohyblivej cievky

Pohonné mechanizmy

Snáď ešte dôležitejšou súčasťou pohonu ako samotné hlavy je mechanizmus, ktorý ich nastavuje do požadovanej polohy a nazýva sa hlavový aktuátor. S jeho pomocou sa hlavy pohybujú od stredu k okrajom disku a sú inštalované na danom valci. Existuje mnoho návrhov akčných mechanizmov, ale možno ich rozdeliť do dvoch hlavných typov:

• s krokovým motorom;
• s pohyblivou cievkou.

Typ pohonu do značnej miery určuje rýchlosť a spoľahlivosť pohonu, spoľahlivosť čítania dát, jeho teplotnú stabilitu, citlivosť na voľbu pracovnej polohy a vibrácie. Hneď si povedzme, že pohony s krokovými motormi sú oveľa menej spoľahlivé ako zariadenia s pohonmi s pohyblivou cievkou.

Pohon krokovým motorom

Krokový motor je elektromotor, ktorého rotor je možné otáčať len v krokoch, t.j. v presne definovanom uhle. Ak otáčate jeho hriadeľom rukou, môžete počuť tiché cvakanie (alebo praskanie pri rýchlom otáčaní), ktoré sa ozýva vždy, keď rotor prejde do ďalšej pevnej polohy.

Pohon pohyblivej cievky

Pohon pohyblivej cievky sa používa prakticky vo všetkých moderných úložných zariadeniach. Na rozdiel od systémov krokových motorov, v ktorých sa hlavy pohybujú naslepo, aktuátor pohyblivej cievky využíva spätnoväzbový signál na presné určenie polohy hláv vzhľadom na koľajnice a v prípade potreby ich koriguje. Tento systém umožňuje rýchlejšiu odozvu, presnosť a spoľahlivosť ako tradičné pohony s krokovými motormi.

Pohon pohyblivej cievky funguje na princípe elektromagnetizmu. Mechanizmy pohonu pohyblivej cievky sú dvoch typov:

• lineárny;
• sústruženie.

Tieto typy sa líšia iba fyzickým usporiadaním magnetov a cievok.

Lineárny pohon pohybuje hlavami v priamke, presne pozdĺž línie polomeru disku. Cievky sú umiestnené v medzerách permanentných magnetov. Hlavnou výhodou lineárneho pohonu je, že pri jeho použití nevznikajú azimutálne chyby, ktoré sú charakteristické pre rotačný pohon. (Azimut označuje uhol medzi rovinou pracovnej medzery hlavy a smerom záznamovej stopy.) Pri prechode z jedného valca do druhého sa hlavy neotáčajú a ich azimut sa nemení.

Lineárny pohon má však významnú nevýhodu: jeho konštrukcia je príliš masívna. Pre zlepšenie výkonu pohonu je potrebné znížiť hmotnosť pohonného mechanizmu a samotných hláv. Čím je mechanizmus ľahší, tým väčšiu akceleráciu dokáže presunúť z jedného valca do druhého. Lineárne pohony sú oveľa ťažšie ako rotačné pohony, preto sa v moderných pohonoch nepoužívajú.

Rotačný pohon pracuje na rovnakom princípe ako lineárny pohon, ale v ňom sú konce hlavových pák pripevnené k pohyblivej cievke. Keď sa cievka pohybuje vzhľadom na permanentný magnet, pohybové páky hlavy sa otáčajú, čím sa hlavy pohybujú smerom k osi alebo k okrajom kotúčov. Vďaka nízkej hmotnosti sa takáto konštrukcia môže pohybovať s vysokými zrýchleniami, čo môže výrazne skrátiť čas prístupu k dátam. Rýchly pohyb hláv je uľahčený aj tým, že páky pák sú vyrobené inak: tá, na ktorej sú hlavy namontované, má veľkú dĺžku.

Medzi nevýhody tohto pohonu patrí skutočnosť, že hlavy sa otáčajú pri pohybe z vonkajších valcov na vnútorné a mení sa uhol medzi rovinou magnetickej medzery hlavy a smerom dráhy. Preto je šírka pracovnej oblasti disku (oblasť, v ktorej sa nachádzajú stopy) často obmedzená (takže nevyhnutné azimutálne chyby zostávajú v prijateľných medziach). Dnes sa otočný pohon používa takmer vo všetkých pohonoch s pohyblivou cievkou.

Automatické parkovanie hlavy

Keď vypnete napájanie, páčky s hlavami sa spustia k povrchu diskov. Mechaniky sú schopné vydržať tisíce „vzletov“ a „pristátí“ hláv, ale je žiaduce, aby sa vyskytovali na špeciálne určených miestach povrchu disku, kde sa nezapisujú žiadne údaje. Počas týchto vzletov a pristátí dochádza k opotrebovaniu (odieraniu) pracovnej vrstvy, pretože spod hláv vylietavajú „oblaky prachu“ pozostávajúce z častíc pracovnej vrstvy nosiča; ak dôjde k otrasom pohonu počas vzletu alebo pristátia, pravdepodobnosť poškodenia hláv a diskov sa výrazne zvýši.

Jednou z výhod pohonu pohyblivej cievky je automatické parkovanie hlavy. Keď je napájanie zapnuté, hlavy sú umiestnené a držané vo svojej polohe interakciou magnetických polí pohyblivej cievky a permanentného magnetu. Po vypnutí napájania pole držiace hlavy nad konkrétnym valcom zmizne a začnú sa nekontrolovateľne kĺzať po povrchoch ešte nezastavených diskov, čo môže spôsobiť poškodenie. Aby sa predišlo možnému poškodeniu pohonu, blok otočnej hlavy je spojený s vratnou pružinou. Keď je počítač zapnutý, magnetická sila zvyčajne prevyšuje elasticitu pružiny. Ale keď je napájanie vypnuté, hlavy sa pod vplyvom pružiny presunú do parkovacej zóny skôr, ako sa kotúče zastavia. Keď sa rýchlosť otáčania kotúčov znižuje, hlavy s charakteristickým praskaním „pristávajú“ práve v tejto oblasti. Ak teda chcete aktivovať mechanizmus parkovania hlavy v jednotkách s pohonom s pohyblivou cievkou, jednoducho vypnite počítač; na to nie sú potrebné žiadne špeciálne programy. V prípade náhleho výpadku prúdu sa hlavice automaticky zaparkujú.

Diskový pohonný motor

Motor, ktorý poháňa disky, sa často nazýva vretenový motor. Vretenový motor je vždy spojený s osou otáčania kotúčov, nepoužívajú sa na to žiadne hnacie remene ani ozubené kolesá. Motor musí byť tichý: akékoľvek vibrácie sa prenášajú na disky a môžu viesť k chybám pri čítaní a zápise.

Otáčky motora musia byť presne definované. Zvyčajne sa pohybuje od 3 600 do 7 200 otáčok za minútu alebo viac a je stabilizovaný pomocou riadiaceho obvodu motora so spätnou väzbou (automatické ladenie), aby sa dosiahla vysoká presnosť.

Riadiace panel

Každý disk, vrátane pevných diskov, má aspoň jednu kartu. Sú na ňom namontované elektronické obvody na ovládanie motora vretena a pohonu hlavy, ako aj na výmenu údajov s regulátorom (predložené vo vopred dohodnutej forme). V jednotkách IDE je radič inštalovaný priamo v jednotke, zatiaľ čo pre SCSI je potrebné použiť dodatočnú rozširujúcu kartu.

Hnacie káble a konektory

Väčšina pevných diskov má viacero konektorov rozhrania na pripojenie k systému, napájanie a niekedy aj na uzemnenie šasi. Väčšina diskov má aspoň tri typy konektorov:

• konektor rozhrania (alebo konektory);
• napájací konektor;

Najdôležitejšie sú konektory rozhrania, pretože tie prenášajú dáta a príkazy do mechaniky a naopak. Mnohé štandardy rozhrania umožňujú pripojenie viacerých pohonov k jednému káblu (zbernici). Prirodzene, v tomto prípade by mali byť aspoň dve; SCSI umožňuje pripojiť až sedem jednotiek k jednému káblu (Wide SCSI-2 podporuje až 15 zariadení). Niektoré štandardy (napríklad ST-506/412 alebo ESDI) majú samostatné konektory pre dáta a riadiace signály, takže menič a radič sú prepojené dvoma káblami, ale väčšina moderných ISE a SCSI zariadení je prepojená pomocou rovnakého kábla.

Napájacie konektory pre pevné disky sú zvyčajne rovnaké ako pre disketové jednotky. Väčšina pohonov používa dve napájacie napätia (5 a 12 V), ale pre malé modely určené pre prenosné počítače stačí 5 V.

Špecifikácie pevného disku

Ak uvažujete o kúpe nového disku alebo len chcete pochopiť, aké sú rozdiely medzi zariadeniami rôznych rodín, porovnajte si ich parametre. Nižšie sú uvedené kritériá, podľa ktorých sa zvyčajne posudzuje kvalita pevných diskov.

• Spoľahlivosť.
• Vysokorýchlostný výkon.
• Nárazuvzdorné odpruženie.
• Cena.

Spoľahlivosť

V popisoch pohonov môžete nájsť taký parameter, ako je priemerný čas medzi poruchami (MTBF), ktorý sa zvyčajne pohybuje od 20 do 500 tisíc hodín alebo viac. Nikdy nevenujem pozornosť týmto číslam, pretože sú čisto teoretické.

S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) je nový priemyselný štandard, ktorý popisuje metódy predpovedania výskytu chýb pevného disku. Pri aktivácii S.M.A.R.T. pevný disk začne monitorovať určité parametre, ktoré sú citlivé alebo indikujú poruchy disku. V dôsledku tohto monitorovania môžete predvídať poruchy pohonu.

Výkon

Dôležitým parametrom pevného disku je jeho výkon. Tento parameter sa môže pre rôzne modely značne líšiť. A ako to už býva, najlepším ukazovateľom výkonu disku je jeho cena. Výkon pohonu možno posúdiť podľa dvoch parametrov:

• priemerný čas hľadania;
• rýchlosť prenosu dát.

Priemerný čas hľadania, ktorý sa meria v milisekundách, znamená priemerný čas pohybu hláv z jedného valca do druhého (a vzdialenosť medzi týmito valcami môže byť ľubovoľná). Tento parameter môžete zmerať vykonaním množstva operácií vyhľadávania náhodne vybraných skladieb a potom vydelením celkového času stráveného týmto postupom počtom vykonaných operácií. V dôsledku toho sa získa priemerný čas jedného vyhľadávania.

cena

Nedávno klesli „jednotkové náklady“ pevných diskov na 2 centy za megabajt (a ešte nižšie). Náklady na disky stále klesajú a po chvíli sa vám bude zdať, že aj pol centa za megabajt je príliš drahý. Práve pre pokles ceny dnes už prakticky nie sú dostupné disky s kapacitou pod 1 GB a najlepšou voľbou by bol disk s kapacitou nad 10 GB.

• surová kapacita v miliónoch bajtov;
• formátovaná kapacita v miliónoch bajtov;
• surová kapacita v megabajtoch (MB);
• formátovaná kapacita v megabajtoch (MB).

Otázky na sebaovládanie

1. Čo je to disketa?
2. Čo je podstatou magnetického kódovania binárnych informácií?
3. Ako fungujú disketové jednotky a pevné disky?
4. Aké sú výhody a nevýhody jednotiek CD-ROM?

Grebenyuk E.I., Grebenyuk N.A. Technické prostriedky informatizácie vydavateľstvo "Academy" -Moskva, 2007 /s.51-82/