Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

За сравнительно короткий срок компьютерная техника совершила гигантский скачок в своем развитии: от 86 и 286 процессоров с тактовой частотой 8 - 20 Мгц, до пентиумов, производительность которых выше в тысячи раз, а тактовая частота составляет больше 100 Мгц (на проходившей с 24 по 28 апреля в Москве выставке Comtec был представлен компьютер с тактовой частотой процессора 120 Мгц, что не является пределом, так как фирма готовит к выпуску новую модель Pi-6, которая по производительности должна превзойти Pentium).

Заметные успехи других стран в этой области еще более оттеняют почти безнадежное отставание здесь России. По существу в стране данная отрасль вообще не развита. Нет отечественных производителей вычислительной техники, автоматизированных систем управления производством, станков с программным управлением. Имеющиеся же отдельные шаги не исправляют ситуации, кроме того, отечественные образцы продукции в большинстве случаев заметно уступают зарубежным аналогам.

В связи с этим представляется особенно важными разработки и исследования в данной сфере, позволяющие если не выйти на первые места, то хотя бы обеспечить страну необходимой продукцией собственного производства.

1. Основные характеристики накопителей на магнитных дисках

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере, делать архивные копии программных продуктов, содержащихся на жестком диске.

Наибольшее распространение получили дискеты размером 5,25 и 3,5 дюйма, то есть 133 и 89 мм в диаметре.

НГМД размером 5,25 дюйма чаще всего имеют емкость размером 1,2 Мбайта и 360 Кбайт. Встречаются дискеты прежних лет выпуска, имеющие меньшую емкость либо рассчитанные на использование в дисководах с одной головкой (односторонние дискеты). Для записи и чтения дискет емкостью 1,2 Мбайта предназначены специальные накопители, которые устанавливаются на компьютерах моделей IBM PC AT, и PS/2. Существуют также специальные дисководы на 360 Кбайт. Техника записи на данных дискетах различна В дисководах емкостью 1,2 Мбайта используются головки для чтения / записи, обеспечивающие более узкую дорожку информации. С этой целью на 5,25 дюймовых дискетах применяется специальное магнитное покрытие, которое позволяет осуществлять более плотную запись. Это магнитное покрытие труднее намагнитить и размагнитить, чем обычное, поэтому такие накопители не могут быть использованы в дисководах емкостью 360 Кбайт. компьютер утилита файл дефрагментация

В компьютерах последних лет выпуска чаще стали использовать накопители для дискет размером 3,5 дюйма (89 мм) и емкостью 0,7 и 1,44 Мбайт. Переход на их использование был в первую очередь связан с бурным развитием портативных компьютеров, в которых нельзя было использовать прежние накопители из-за больших размеров последних.

НГМД размером 3,5 дюйма, в отличие от 5,25 дюймовых, заключены в жесткий пластмассовый конверт, что значительно повышает их надежность и долговечность, а также создает значительные удобства при транспортировке, хранении и использовании. В связи с этим первые из вышеперечисленных дисков вытесняют последние с компьютерного рынка, хотя они и стоят несколько дороже.

Составляющими магнитного диска размером 3,5 дюйма и емкостью 1,44 Мбайта (далее рассматривается только он) являются:

1. крышка защитная металлическая;

2. пружина для крышки металлическая;

3. конверт пластмассовый (верхняя и нижняя стороны);

4. две прокладки из мягкой бумаги;

5. задвижка защиты от записи пластмассовая;

6. стабилизатор положения диска металлический;

7. сердцевина диска металлическая;

8. круглая запоминающая поверхность диска пластмассовая, покрытая магнитным слоем.

2. Структура магнитного диска

Магнитный диск представляет собой кольцо из алюминиевого сплава (жесткий диск) или из полимерного материала (гибкий диск), на поверхность которого нанесено магнитное покрытие (рис. 1). За внутреннее отверстие магнитный диск крепится на устройстве вращения.

Рисунок. 1

Запись и считывание информации осуществляет магнитная головка (head), которая может занимать одно из фиксированных положений на радиусе диска или на кривой, близкой к радиусу. Ширина хода головки составляет примерно 1 дюйм (2.54 см) для диска диаметром 3.5 дюйма. При вращении диска и фиксированном положении головки на поверхности диска остается воображаемый след движения головки, называемый дорожкой (track).

Так как головка может занимать множество фиксированных положений, на диске существует множество дорожек, образующих концентрические круги небольшой ширины. Так, для гибкого диска 3,5 дюйма число дорожек составляет 80-83, для жесткого диска число дорожек имеет порядок 1000. Каждой дорожке присвоен порядковый номер, начиная от нулевой дорожки, расположенной у внешнего края диска. Для дискеты 3,5 дюйма, например, рабочие дорожки имеют номера от 0 до 79.

При относительном перемещении головки и диска вследствие намагниченности поверхности диска в головке индуцируется электрический ток, который может быть усилен и использован для считывания информации с дорожки. Наоборот, если по катушке головки пропустить электрический ток, то на поверхности диска, на дорожке, поверхность диска приобретает некоторую намагниченность, и информация, таким образом, запоминается.

За время одного полного оборота диска с дорожки может быть считан (или записан на нее) поток информационных элементов (битов), который можно использовать непосредственно для считывания/записи информации, однако вся длина дорожки делится на равные части (за исключением последней, которая чуть длиннее), называемые секторами (sector).

Начало и конец каждого сектора определяется углом поворота диска относительно магнитной головки, так что все дорожки поделены на секторы одинаковым образом (радиальные линии на рисунке). Из-за того, что длина сектора на внутренних дорожках меньше, чем на наружных, плотность записи информации на них выше, потому что все секторы имеют одинаковое количество информационных элементов.

Для уменьшения влияния номера дорожки на длину сектора число секторов на дорожках может уменьшаться по мере приближения к центру диска. Для пользователя диска (для файловой системы) это происходит незаметно, так как внутренний контроллер диска выполняет пересчет секторов с тем, чтобы внешне структура диска выглядела как равномерная.

Запись информации на магнитный диск осуществляется по окружностям, называемым дорожками. Каждая дорожка состоит из нескольких секторов. Разметка поверхности диска на дорожки и секторы выполняется операционной системой MS-DOS в процессе форматирования диска по команде FORMAT. Дискета емкостью 360 Кбайт имеет 2 рабочие поверхности, размеченные на 40 дорожек по 9 секторов в каждой. На дискете формата 1,44 Мбайта обе рабочие поверхности имеют 80 дорожек по 18 секторов. Вместимость каждого сектора магнитного диска составляет 512 байт. Для записи файла на диск выделяется целое количество секторов (один и более). Каждый сектор имеет свой адрес, состоящий из номера поверхности, номера дорожки и номера сектора. Верхняя поверхность диска имеет номер 0, нижняя -1. Дорожки нумеруются от края диска (от внешней дорожки) к середине. Нумерация дорожек и секторов ведется с единицы. Общее правило записи файлов на новый диск таково: магнитные головки перемещаются на следующую дорожку только после того, как будут заполнены все секторы на обоих сторонах текущей дорожки.

По команде FORMAT операционная система создает не только физическую, но и логическую структуру диска.

Логическая структура - это деление общего пространства диска на несколько областей, предназначенных для хранения следующей информации:

· Блок начальной загрузки;

· Таблица распределения дискового пространства;

· Основной каталог;

· Файлы.

Четыре области диска размещаются последовательно, начиная с первого сектора (см. рисунок 2). Рассмотрим подробнее логическую структуру магнитного диска.

Блок начальной загрузки размещается на одном, самом первом секторе диска. Это короткая программа, которая начинает процесс загрузки DOS с диска в оперативную память. Boot Record имеется на всех дисках (не только "системных", содержащих файлы с программами MS-DOS, но и на обычных).

Рисунок 2. Логическая структура дискеты формата 360 Кбайт

FAT содержит информацию о формате диска, и кроме того выполняет роль карты расположения файлов и свободного пространства на диске.

При чтении и записи обмен информацией между магнитным диском и оперативной памятью осуществляется блоками. Минимальный объем блока равен вместимости сектора (512 Кбайт). Для уменьшения количества обращений к диску и ускорения работы компьютера информация записывается/считывается сразу из группы последовательно расположенных секторов, называемой "кластер". На дискетах кластер объединяет 2 сектора. Для файла, записываемого на диск, выделяется целое количество кластеров, причем они могут быть разбросаны по всему диску. Таким образом, нередко файл записывается на диск фрагментами, находящимися в разных местах диска. Назначение FAT - хранить данные о местонахождении на диске фрагментов каждого файла. Поскольку FAT содержит очень важную информацию, на диске хранятся две ее одинаковые копии - FAT1 и FAT2.

Основной каталог (Directory). Каталог содержит сведения о хранящихся на диске файлах. Каталог состоит из записей размером по 32 байта, каждая из которых хранит следующие сведения:

· имя файла, соответствующего данной записи;

· расширение имени;

· код времени создания файла;

· код даты создания файла;

· размер файла;

· номер первого кластера, занимаемого файлом;

· атрибуты файла (его свойства) - архивный, системный, скрытый, только для чтения.

Область для файлов пользователя. Область для данных занимает основное пространство диска, от конца основного каталога до последнего сектора диска. Для файла, записываемого на диск, выделяются по возможности последовательно расположенные группы секторов - кластеры. Однако, если файл записывается на место ранее удаленного более короткого файла, запись ведется фрагментами - часть на освободившихся секторах, часть на новом месте. Со временем, часто используемая дискета может стать излишне фрагментированной, что хотя и безвредно для хранимых данных, но увеличивает время считывания/записи. Избавиться от фрагментирования (оптимизировать диск) можно с помощью программы Speedisk из пакета Norton Utilites, утилиты (служебной программы) Defrag из числа программ MS-DOS. В операционных системах Windows - 95(98) для оптимизации магнитных дисков применяется служебная программа, также называемая Defrag. Запись и считывание информации осуществляются с помощью магнитных головок плавающего типа. Они крепятся на рычагах, которые перемещаются по радиусу дисков с помощью специального следящего привода.

Заключение