Читать «Архитектура компьютера» онлайн - страница 86

Плотность записи битов на концентрических дорожках отличается от радиальной. Иначе говоря, количество битов на миллиметр, измеряемое вдоль дорожки, отличается от количества битов на миллиметр в направлении от центра диска по радиусу. Плотность записи на дорожке зависит главным образом от качества поверхности диска и чистоты воздуха. Плотность записи современных дисков составляет около 25 гигабит на сантиметр. Радиальная плотность записи зависит от точности позиционирования кронштейна. Таким образом, при записи в радиальном направлении бит занимает существенно больше места, чем в направлении по окружности.

Диски сверхвысокой плотности используют технологию записи, в которой «длинное» измерение битов проходит не вдоль окружности диска, а вертикально — оно как бы уходит в глубь материала. Эти технологии обобщенно называются перпендикулярной записью; испытания показали, что они обеспечивают плотность данных до 100 Гбит/см. Весьма вероятно, что эта технология займет ведущее положение в ближайшие годы.

Чтобы достичь высокого качества поверхности и достаточной чистоты воздуха, диски герметично закрываются. Такие диски называются винчестерами. Впервые модели, выпущенные фирмой IBM, имели 30 Мбайт фиксированной памяти и 30 Мбайт сменной памяти. Возможно, эти диски ассоциировались с ружьями «Винчестер» 30-30. В наши дни используется термин «жесткие диски», чтобы устройства не путались с давно вымершими флоппи-дисками для дискет, использовавшимися на многих первых персональных компьютерах. В компьютерной отрасли трудно подобрать название, которое бы не выглядело смешно 30 лет спустя.

Большинство магнитных дисков состоит из нескольких пластин, расположенных друг под другом, как показано на рис. 2.17. Каждая поверхность снабжена кронштейном и головкой. Кронштейны скреплены таким образом, что одновременно могут перемещаться на разные расстояния от оси. Совокупность дорожек, расположенных на одном расстоянии от центра, называется цилиндром. В современных моделях дисков для ПК устанавливается от 1 до 12 пластин, содержащих от 12 до 24 рабочих поверхностей. На одной пластине современных высокопроизводительных дисков может храниться до 1 Тбайт данных, и со временем это значение будет наверняка превышено.

Поверхность 7Поверхность 6Поверхность 5Поверхность 4Поверхность 3Поверхность 2Поверхность 1Поверхность 0
Рис. 2.17. Винчестер с четырьмя дисками

Производительность диска зависит от многих факторов. Чтобы считать или записать сектор, головка должна переместиться на нужное расстояние от оси. Этот процесс называется позиционированием. Среднее время поиска между случайно выбранными дорожками составляет от 5 до 10 мс, а для смежных дорожек — менее 1 мс. Когда головка помещается на нужное расстояние от центра, выжидается некоторое время (оно называется временем ожидания сектора), пока нужный сектор не окажется под головкой. Большинство дисков вращаются со скоростью 5400, 7200 или 10 800 оборотов в минуту. Таким образом, среднее время ожидания сектора (половина оборота) составляет от 3 до 6 мс. Время передачи информации зависит от плотности записи и скорости вращения. При типичной скорости передачи 150 Мбайт в секунду время передачи одного сектора (512 байт) составляет 3,5 мкс. Следовательно, время передачи информации определяется в основном временем поиска и временем ожидания сектора. Ясно, что считывание случайных секторов из разных частей диска неэффективно.