Dysk magnetyczny

Budowa dysku magnetycznego nie jest skomplikowana. W uproszczeniu to talerz, głowica i płytka drukowana sterująca operacjami.

Talerz jest podobny do CD-romu. W dyskach 3.5 cala ma podobną wielkość i powierzchnia również przypomina lustro. Wykonany jest on jednak nie z plastiku, lecz metalu a czasami szkła. Talerz przymocowany jest śrubkami do osi wirującej, w podobny sposób jak koło w samochodzie. Talerz pokryty jest warstwą materiału magnetycznego – z jednej lub z dwóch stron. W dysku mocuje się od jednego do czterech talerzy, najczęściej jeden lub dwa. Widać więc dlaczego dyski wprowadzane są na rynek rodzinami na przykład 250, 500, 750 GB lub 160, 320 i 500 GB. W danej technologii upakowania będzie użytych dana liczba talerzy i ich stron.

Talerze wirują zwykle z prędkością 5400, 7200 lub 10000 obrotów na minutę, czyli co ciekawe z podobną co maksymalne obroty silników samochodów. Prędkość dysków jest stała. Im więcej obrotów tym lepiej. Wyobraźmy sobie teraz przez chwilę jeden wirujący talerz we wnętrzu dysku pokryty materiałem magnetycznym z dwóch stron.

Pora na kolejną część układanki. Na talerzu upakowane są ścieżki. Każda ścieżka ma kształt okręgu i składa się z sektorów po 512 bajtów każdy . Na starszych dyskach, każda ścieżka zawierała taką samą liczbę sektorów co ułatwiało to adresowanie danych. Im bliżej krawędzi, sektory stawały się jednak większe, mniej więcej w taki sam sposób jak kawałek tortu rozszerza się na zewnątrz. Powodowało to nieefektywność upakowania danych, obecnie więc każda ścieżka zawiera tyle sektorów ile da się upakować zgodnie ze stosowaną technologią. Ma to wpływ na adresowanie o czym szerzej w dalszej części artykułu. Jako ciekawostkę podam że ścieżka na CD-romach ma kształt spirali. Dzięki temu muzyka na tradycyjnych czytnikach może być płynnie odtwarzana.

Pytanie teraz jak te ścieżki odczytać lub zapisać. Używa się do tego celu głowicy. Głowica nie ma silniczka, który by nią sterował. Ulokowana jest ona na ramieniu, umocowanym poza krawędzią talerza. Ramię umocowane jest luźno, tak, że może się wahać w lewo i w prawo. Lekkie pole magnetyczne powoduje, że w stanie spoczynku ramie parkuje głowicę poza powierzchnią dysku. Głowicę ustawia się w odpowiedniej pozycji do odczytu lub zapisu poprzez oddziaływanie precyzyjnym polem magnetycznym na głowicę, tak be odchyliła się i znalazła nad ścieżką, którą chcemy odczytać lub zapisać. Jeżeli talerz jest dwustronny, lub jest więcej talerzy, w dysku znajduje się więcej głowic. Jedna na każdą stronę talerza. W takim wypadku wszystkie głowice z ramionami są połączone i montowane razem, tworząc jedno wahadło pracujące równolegle.

Jak to wszystko działa razem? Dysk otrzymuje komendy odczytu lub zapisu danych wysłane przez system operacyjny. Komendy te są przysyłane poprzez interfejs IDE, SATA lub SCSI . Kontroler dysku znajdujący się na jego płytce drukowanej, tłumaczy komendy na sposób zrozumiały dla głowicy. Głowica, po otrzymaniu komendy ustawia się nad odpowiednimi ścieżkami, które jak pamiętamy wirują z dużą prędkością i zapisuje lub odczytuje dane z sektorów, w trakcie jak pod nią przelatują. Wynik operacji głowicy przesyłany jest z powrotem do systemu operacyjnego. Wiele to wyjaśnia. Na przykład prędkość dysku jest wprost proporcjonalna nie tylko do prędkości talerzy ale także do gęstości upakowania sektorów. Od wielu już lat prędkość obrotowa talerzy jest stała. Dyski nowych generacji są szybsze gdyż bo pod głowicą przelatuje więcej sektorów w czasie jednego obrotu talerza.

Znając budowę dysku, lepiej zrozumiemy na przykład skutki fragmentacji – żeby odczytać plik, głowica będzie musiała zmienić pozycję wiele razy. Jak widać też dyski magnetyczne nie są stworzone do wielozadaniowości. Kopiowanie dwóch dużych plików jednocześnie spowoduję ciągłe przeskakiwanie głowicy z jednej pozycji na drugą co spowoduje dużą utratę szybkości. Trzy lub cztery równoczesne procesy kopiowania zredukują prędkość dysku do ślimaczego.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *