Магнитные диски

Магнитные диски организованы в цилиндры, каждый из которых содержит столько дорожек, сколько есть у устройства головок, установленных вертикально. Дорож­ки делятся на секторы, их количество обычно варьируется от 8 до 32 у гибких дис­ков и до нескольких сот у жестких дисков. Число головок варьируется от 1 до 16.

У некоторых магнитных дисков мало электроники, они предоставляют на вы­ходе простой поток битов. На этих дисках контроллер выполняет совсем немно­го работы. На других дисках, в частности на IDE-дисках (IDE, Integrated Drive Electronics — встроенный интерфейс накопителей), само устройство содержит мик­роконтроллер, выполняющий значительный объем работ, и позволяющий собствен­но контроллеру обращаться к нему с набором команд высокого уровня.

IDE-диски обладают одним свойством, обладающим важными последствиями для драйверов: контроллер способен выполнять одновременно поиск дорожки на двух и более дисках. Это свойство известно под названием перекрывающегося поиска. В то время как контроллер и программное обеспечение ожидают окончания операции поиска на одном устройстве, контроллер может инициировать поиск на другом устройстве. Многие контроллеры жестких дисков также могут совмещать операцию чтения или записи на одном диске с поиском на другом или даже не­скольких дисках. Однако контроллеры гибких дисков не могут одновременно чи­тать и писать на двух дисководах. (Чтение или запись требует от контроллера пе­ремещения битов с максимальной скоростью, на которую он рассчитан, поэтому операция чтения или записи использует большую часть его вычислительных мощ­ностей.) В случае жестких дисков с их встроенными микроконтроллерами ситуа­ция радикально меняется, поэтому несколько жестких дисков могут одновремен­но работать в одной системе, по крайней мере переносить данные между диском и буфером контроллера. Однако между контроллером и оперативной памятью в каждый момент времени может происходить только одна операция по переносу данных. Способность одновременного выполнения двух или более дисковых опе­раций может существенно снизить среднее время доступа.

В табл. 5.3 сравниваются параметры стандартного средства оригинального компьютера IBM PC с параметрами современного жесткого диска для демонстра­ции того, насколько сильно изменились магнитные диски за последние два деся­тилетия. Интересно отметить, что не все параметры улучшились в равной мере. Среднее время поиска дорожки улучшилось в семь раз, скорость передачи данных увеличилась в 1300 раз, тогда как емкость диска увеличилась в 50 ООО раз. Это раз­личие вызвано относительно незначительными усовершенствованиями механи­ческой части по сравнению со значительно большим прогрессом в области увели­чения плотности записи.

Таблица 5.3. Параметры 360-Кбайтного НГМД в сравнении с жестким диском Western Digital WD 18300

Глядя на спецификации современных жестких дисков, следует помнить, что указанная геометрия, используемая программным обеспечением драйвера, мо­жет отличаться от физического формата. На старых дисках число секторов на дорожке было одинаково на всех цилиндрах. Современные диски разделены на зоны с большим числом секторов на внешних дорожках и меньшим на внутрен­них. На рис. 5.14, а изображен крошечный диск с двумя зонами. На внешней зоне каждая дорожка состоит из 32 секторов, тогда как на внутренней зоне по 16 секто­ров на дорожке. Реальные диски, как, например, WD 18300, часто имеют по 16 зон

Рис. 5.14. Физическая геометрия диска с двумя зонами (а); возможная виртуальная