Wstęp

Pamięci masowe

Pamięci masowe są urządzeniami służącymi do przechowywania bardzo dużych ilości informacji

cyfrowych. Do urządzeń tych należą napędy dysków twardych, CD i DVD-ROM, dyskietek (wychodzą z

użycia) czy pamięci przenośnych (pen-drive). Do pamięci masowych należą też napędy ZIP lub

magnetooptyczne, ale są znacznie rzadziej spotykane.

Fizyczna zasada zapisu na nośnikach magnetycznych

Zasada zapisu informacji na nośnikach magnetycznych stosowanych w dyskietkach i dyskach twardych

jest zbliżona do zapisu stosowanego w magnetofonach. Wykorzystywane jest tu zjawisko powstawania pola

magnetycznego wokół przewodnika, przez który płynie prąd oraz właściwości materiałów zwanych

ferromagnetycznymi. Materiały te pod wpływem pola magnetycznego ulegają trwałemu namagnesowaniu i

zapamiętują pole magnetyczne.

Zasada zapisu na nośniku magnetycznym

Magnetowód wykonany z materiału magnetycznie miękkiego prowadzi wewnątrz linie sił pola

magnetycznego wytworzone przez przewodnik, przez który płynie prąd. Szczelina w magnetowodzie powoduje

powstanie "bąbelka" linii sił pola, które wnika w znajdujący się pod spodem nośnik magnetyczny, powodując

jego stałe namagnesowanie. Zmiana kierunku prądu w przewodniku powoduje namagnesowanie nośnika w

kierunku przeciwnym.

Odczyt informacji z nośnika magnetycznego

Przy odczycie wykorzystuje się zjawisko powstawania siły elektromotorycznej w przewodniku

znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym. Jeżeli pod głowicą przesuwa się fragment nośnika, na

którym nastąpiła zmiana pola, przewodnik nawinięty na magnetowodzie znajduje się w zmiennym polu

magnetycznym, co powoduje wyindukowanie w nim impulsu prądu. Impulsy te wytwarzane są przy każdej

zmianie pola, przy czym kierunek impulsów zależy od kierunku zmian pola. Za pomocą układów

elektronicznych można te impulsy zamienić na impulsy o jednakowej polaryzacji.

Sposoby kodowania informacji przy zapisie magnetycznym

Sposób kodowania informacji powinien zapewniać układom zapisującym i odczytującym możliwość

zakodowania:

 informacji użytecznej (danych w postaci ciągów zerojedynkowych)

 informacji synchronizującej odczyt z zapisem (impulsy w postaci zmian pola zapisywane są na krążku

magnetycznym szeregowo. Stabilność obrotów silnika napędzającego dysk nie jest idealna. Nośnik może

więc przesuwać się pod głowicą z różną szybkością. Informacja o tym, który fragment odczytujemy i jak

szybko przesuwają się pod głowicą kolejne zapisane impulsy, musi być zawarta w samym zapisie. Pozwoli

to zsynchronizować odczyt z zapisem (czyli odtworzyć przy odczycie tempo zapisywania impulsów).

Jednym z ważnych parametrów przy kodowaniu informacji jest częstotliwość zmian pola

magnetycznego, a zatem także częstotliwość zmian prądu w głowicy zapisującej. Decyduje ona, ile informacji

jesteśmy w stanie umieścić na "jednostkowym" odcinku nośnika, czyli decyduje o gęstości zapisu.

Metody

 metoda FM - obecnie nie stosowana (łatwa do wyjaśnienia zasady zapisu)

 metoda MFM - stosowana przy zapisie na dyskietkach

 metoda RLL (2,7) - jedna z metod zapisu na dyskach

Metoda FM

W metodzie FM kierunek prądu w głowicy magnesującej zmienia się zawsze na początku

zapisywanego bitu oraz na środku bitu, jeżeli ma on wartość 1.

Metoda ta zapewnia dobrą synchronizację (zmiana prądu zawsze na początku bitu), jednak daje małą gęstość

zapisu.

Metoda MFM

W zmodyfikowanej metodzie modulacji częstotliwości MFM prąd w głowicy zapisującej zmienia

kierunek na środku zapisywanej jedynki oraz na początku zapisywanego zera, jeżeli poprzednio zapisywanym

bitem nie była jedynka.

Zmiany prądu zapewniające synchronizację pojawiają się tu nieco rzadziej, co wymaga bardziej

skomplikowanych układów odtwarzających częstotliwość zapisywania bitów (stosowana jest tu tak zwana

pętla sprzężenia fazowego PLL - Phase Locked Loop). W metodzie MFM przy ciągach zer lub jedynek prąd

zapisujący zmienia kierunek co takt (czyli z każdym zapisywanym bitem) co zmniejsza gęstość zapisu.

Metoda RLL (2,7)

Metoda RLL (2,7) wymaga najpierw przekształcenia zapisywanej informacji zgodnie z tabelą

Każdy bit kodowanej informacji zapisywany jest dwoma bitami kodu RLL. Ciągi kodujące RLL są

jednak tak dobrane, aby jedynka .pojawiała się nie częściej niż co dwa zera i nie rzadziej niż co siedem zer

(stąd w nazwie 2,7). Prąd magnesujący zmienia kierunek tylko na środku zapisywanej jedynki. Jednocześnie

bity RLL są podawane z dwukrotnie większą szybkością niż bity informacji (bo jest ich dwa razy więcej).

Przewaga tej metody nad pozostałymi polega na tym, że gwarantuje ona z jednej strony względnie

równomierne pojawianie się prądu w głowicy zapisującej (co dostarcza informacji synchronizującej), a z

drugiej strony, gwarantuje odpowiednią częstotliwość tych zmian (brak zbyt długich przerw, lecz także

możliwie długie przerwy). Ciąg 10 000 10 11 zapisujemy w kodzie RLL (2,7) jako 01000001000100 1000.

Zmiany kierunku prądu w głowicy zapisującej następują na środku bitu o wartości 1. Dobór ciągów kodowych

zapewnia w przypadku występowania ciągu jednakowych bitów rzadsze zmiany prądu w głowicy zapisującej,

a większą gęstość zapisu.

Zmiany prądu w głowicy zapisującej dla różnych metod zapisu

Podstawowe parametry napędów dyskowych

Podstawowymi parametrami pamięci dyskowych są:

1. Pojemność

2. Transfer danych - szybkość przesyłania danych przy ciągłym odczycie (nie uwzględniamy czasu

wyszukiwania informacji). Parametr ten będzie zależał między innymi od rodzaju interfejsu dysku.

3. Szybkość obrotowa dysku. Parametr ten ma pośrednio wpływ na transfer, a konkretnie na szybkość odczytu

informacji przez głowice.

4. Średni czas wyszukiwania informacji (ang. average seek time). Jest to uśredniony czas ustawiania głowic

nad żądanym obszarem.

5. Czas przejścia pomiędzy dwoma ścieżkami (ang. track-to-track seek). Czas, jaki zajmuje przesunięcie

głowic z jednej ścieżki nad drugą. Pozwala ocenić zachowanie dysku w przypadku odczytu

"porozrzucanych" informacji.

Parametr 4 i 5 często nie są podawane, gdyż przy obecnych ilościach zapisywanych i odczytywanych

informacji zasadnicze znaczenie dla szybkości pracy dysku ma transfer.

6. Wielkość pamięci buforowej (cache). Jest to pamięć pozwalająca przyspieszyć niektóre operacje dyskowe.

Dotyczy niektórych pamięci dyskowych, na przykład dysków twardych.

7. Rozmiary fizyczne.

---