stringtranslate.com

Дисковое хранилище

Дисковое хранилище (также иногда называемое дисковым хранилищем ) — это общая категория механизмов хранения, в которой данные записываются посредством различных электронных, магнитных, оптических или механических изменений в поверхностном слое одного или нескольких вращающихся дисков. Дисковод — это устройство , реализующее такой механизм хранения. Известными типами являются современные жесткие диски (HDD), содержащие одну или несколько несъемных жестких пластин , дисковод гибких дисков (FDD) и его съемный дисковод , а также различные приводы оптических дисков (ODD) и связанные с ними носители оптических дисков .

( Орфографический диск и диск используются взаимозаменяемо, за исключением случаев, когда товарные знаки исключают одно использование, например, логотип Compact Disc. Выбор конкретной формы часто является историческим, как в случае с использованием IBM формы диска, начиная с 1956 года с « дисковым хранилищем IBM 350». единица ".)

Шесть жестких дисков
Три дисковода для гибких дисков
Привод компакт-дисков (оптический)

Фон

Аудиоинформация изначально записывалась аналоговыми методами (см. Запись и воспроизведение звука ). Аналогично, первый видеодиск использовал аналоговый метод записи. В музыкальной индустрии аналоговая запись в основном заменена цифровой оптической технологией, при которой данные записываются в цифровом формате с оптической информацией.

Первым коммерческим цифровым дисковым устройством хранения данных был IBM 350 , который поступил в продажу в 1956 году как часть вычислительной системы IBM 305 RAMAC . Диски с произвольным доступом и низкой плотностью были разработаны в дополнение к уже используемым устройствам хранения с последовательным доступом и высокой плотностью, обеспечиваемым ленточными накопителями с использованием магнитной ленты . Энергичные инновации в технологии дисковых хранилищ в сочетании с менее энергичными инновациями в ленточных хранилищах позволили сократить разницу в стоимости приобретения за терабайт между дисковыми и ленточными хранилищами; однако общая стоимость владения данными на диске, включая питание и управление, остается выше, чем у ленточных носителей. [1]

Дисковая память теперь используется как в компьютерной памяти, так и в бытовой электронной памяти, например, аудио-CD и видеодисках ( VCD , DVD и Blu-ray ).

Данные на современных дисках хранятся в блоках фиксированной длины, обычно называемых секторами и различающихся по длине от нескольких сотен до многих тысяч байт. Общая емкость диска — это просто количество поверхностей диска, умноженное на количество блоков/поверхностей, умноженное на количество байтов/блока. В некоторых устаревших дисках IBM CKD данные хранились на магнитных дисках с блоками переменной длины, называемыми записями; длина записи может различаться на разных дисках. Емкость уменьшалась по мере уменьшения длины записи из-за необходимых промежутков между блоками.

Методы доступа

Цифровые дисководы представляют собой блочные устройства хранения данных . Каждый диск разделен на логические блоки (набор секторов). Блоки адресуются с использованием их логических адресов блоков (LBA). Чтение или запись на диск происходит с учетом детализации блоков.

Первоначально емкость диска была довольно низкой и была улучшена одним из нескольких способов. Улучшения в механической конструкции и производстве позволили уменьшить головки и сделать их более точными, а это означает, что на каждом из дисков можно было хранить больше дорожек. Достижения в методах сжатия данных позволили хранить больше информации в каждом из отдельных секторов.

Привод хранит данные в цилиндрах, головках и секторах . Единица секторов — это наименьший размер данных, которые могут храниться на жестком диске, и каждому файлу будет назначено множество единиц секторов. Наименьший объект на компакт-диске называется кадром, который состоит из 33 байтов и содержит шесть полных 16-битных стереосэмплов (два байта × два канала × шесть сэмплов = 24 байта). Остальные девять байтов состоят из восьми байтов коррекции ошибок CIRC и одного байта субкода, используемого для управления и отображения.

Информация отправляется из процессора компьютера в BIOS в микросхему, управляющую передачей данных. Затем он отправляется на жесткий диск через многопроводной разъем. Как только данные поступают на печатную плату привода, они преобразуются и сжимаются в формат, который отдельный привод может использовать для хранения на самом диске. Затем данные передаются на чип на плате, который контролирует доступ к диску. Диск разделен на сектора данных, хранящихся на одной из сторон одного из внутренних дисков. Жесткий диск с двумя внутренними дисками обычно хранит данные на всех четырех поверхностях.

Аппаратное обеспечение на приводе сообщает рычагу привода, куда ему следует идти по соответствующей дорожке, а затем сжатая информация отправляется в головку, которая изменяет физические свойства, например, оптические или магнитные, каждого байта на диске, таким образом сохраняя информация. Файл не хранится линейным образом, скорее, он хранится наилучшим образом для быстрого поиска.

Скорость вращения и расположение дорожек

Сравнение нескольких форм дискового хранилища с отображением дорожек (не в масштабе); зеленый означает начало, а красный означает конец.
* Некоторые устройства записи CD-R(W) и DVD-R(W)/DVD+R(W) работают в режимах ZCLV, CAA или CAV.

Механически внутри привода происходят два разных движения. Один из них — вращение дисков внутри устройства. Другой — это движение головки из стороны в сторону по диску при перемещении между дорожками.

Существует два типа способов вращения диска:

Позиционирование трека также осуществляется двумя разными методами на дисковых устройствах хранения данных. Устройства хранения данных, предназначенные для хранения компьютерных данных, например жесткие диски, флэш-диски, zip-диски Iomega , используют концентрические дорожки для хранения данных. Во время операции последовательного чтения или записи, после того как привод обращается ко всем секторам дорожки, он перемещает головку(и) на следующую дорожку. Это приведет к кратковременной задержке потока данных между устройством и компьютером. Напротив, в оптических аудио- и видеодисках используется одна спиральная дорожка, которая начинается в самой внутренней точке диска и непрерывно переходит к внешнему краю. При чтении или записи данных нет необходимости останавливать поток данных для переключения треков. Это похоже на виниловые пластинки, за исключением того, что виниловые пластинки начинаются с внешнего края и закручиваются по спирали к центру.

Интерфейсы

Интерфейс дисковода — это механизм/протокол связи между остальной частью системы и самим дисководом. Устройства хранения данных, предназначенные для настольных и мобильных компьютеров, обычно используют интерфейсы ATA ( PATA ) и SATA . Корпоративные системы и высокопроизводительные устройства хранения обычно используют интерфейсы SCSI , SAS и FC в дополнение к некоторому использованию SATA.

Основная терминология

Диск
Обычно относится к магнитным носителям и устройствам.
Диск
Требуется для товарных знаков для определенных оптических носителей и устройств.
блюдо
Индивидуальный диск для записи. Жесткий диск содержит набор пластин. Развитие оптических технологий привело к появлению нескольких слоев записи на DVD .
Шпиндель
вращающаяся ось , на которой установлены диски.
Вращение
Тарелки вращаются; распространены две техники:
  • Постоянная угловая скорость (CAV) обеспечивает вращение диска с фиксированной скоростью, измеряемой в оборотах в минуту (об/мин). Это означает, что головки преодолевают большее расстояние за единицу времени на внешних дорожках, чем на внутренних. Этот метод типичен для жестких дисков компьютера.
  • Постоянная линейная скорость (CLV) сохраняет фиксированным расстояние, пройденное головками за единицу времени. Таким образом, диск должен замедлиться, когда рычаг движется к внешним направляющим. Этот метод типичен для приводов компакт-дисков .
Отслеживать
Круг записанных данных на одной записывающей поверхности пластины.
Сектор
Отрезок трека
Низкоуровневое форматирование
Установление дорожек и секторов.
Голова
Устройство, которое считывает и записывает информацию (магнитную или оптическую) на поверхность диска.
Рука
Механический узел, который поддерживает головку при ее движении внутрь и наружу.
Время поиска
Время, необходимое для перемещения головки в новое положение (конкретный трек).
Задержка вращения
Среднее время, когда рука находится на правильном пути, прежде чем голова окажется над желаемым сектором.
Скорость передачи данных
Скорость, с которой биты пользовательских данных передаются из или в среду передачи. Технически это точнее было бы называть «валовой» скоростью передачи данных .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ричард Л. Мур; и другие. (3 мая 2007 г.). «Модели стоимости хранения на дисках и лентах» (PDF) . Суперкомпьютерный центр Сан-Диего, Калифорнийский университет в Сан-Диего. Архивировано (PDF) из оригинала 25 июля 2008 г. Проверено 20 февраля 2013 г.