Занятие 1. Накопители на магнитных носителях
Цели и задачи:
Цели и задачи изучения данной темы – получение сведений о назначении и принципах работы устройств хранения данных на магнитных носителях, физических основах чтения/записи на магнитные носители, классификации и технических параметрах соответствующего аппаратного обеспечения и носителей.
В результате успешного изучения темы Вы:
Узнаете:
классификацию накопителей на магнитных носителях;
устройство и принципы работы накопителей на магнитных носителях;
содержание понятия «эффект Бернулли»;
технические параметры накопителей на магнитных носителях;
интерфейсы накопителей на магнитных и оптических носителях: ATA, IDE, ATAPI, SATA, SCSI, SAS;
правила эксплуатации накопителей с магнитной основой.
Приобретете следующие профессиональные компетенции:
умение определять наиболее оптимальный интерфейс для подключения устройства хранения данных на магнитных носителях;
умение определять технические параметры устройства хранения данных на магнитных носителях по его описанию из прайс-листа;
способность формировать комплекс устройств хранения данных на магнитных носителях исходя из критериев стоимости, сохранности данных и обеспечения безопасности доступа.
В процессе освоения темы акцентируйте внимание на следующих ключевых понятиях:
Стример - это устройство хранения данных на магнитных лентах, размещаемых в специальных кассетах.
Форматирование – разметка жесткого диска и нанесение на него информации об используемой файловой системе. Форматирование включает два этапа:
низкоуровневое, которое выполняется на заводе – изготовителе и состоит в физической разметке секторов и дрожек диска;
высокоуровневое, которое выполняется операционной системой (или программой инсталлятором операционной системы) и состоит в создании загрузочного сектора и таблицы размещения файлов - (File Allocation Table (FAT).
Повторное высокоуровневое форматирование приводит к удалению информации о том, в какие секторы были записаны файлы. При полном форматировании дополнительно осуществляется проверка корректности чтения/записи каждого сектора. Если проверка проходит неудачно, то данный сектор помечается в FAT как плохой (сбойный) и в последующем запись данных в него не осуществляется. При быстром форматировании данная операция не выполняется и происходит только удаление данных из FAT.
Эффект Бернулли заключается в том, что в процессе работы накопителя на магнитных жестких дисках (НМЖД) головки чтения/записи приподнимаются над дорожками дисков воздушным потоком, который создается при вращении дисков.
RAID (Redundat Array of Inexpensive Disks) – избыточный массив недорогих дисков, позволяющий повысить степень сохранности данных, например за счет параллельного чтения/записи на два диска, т.н. «зазеркаливание».
Теоретический материал по теме
Магнитные накопители называют магнитными потому, что в основе своей работы они используют явление остаточного магнетизма. Под ним понимается способность магнитной поверхности долгое время сохранять свое магнитное поле. Для простоты можно представить, что поверхность покрыта множеством мельчайших стрелок от компаса (рис. 1.1), которые показывают либо на север, либо на юг. Каждая такая «стрелка» называется доменом (ничего даже отдаленно общего с доменами сети Internet). Под воздействием внешнего магнитного поля, домен ориентируется в ту или иную сторону. После того как внешнее магнитное поле исчезает, в домене образуется остаточная намагниченность, которую потом можно будет «прочитать».
Рис. 1.1 Принцип хранения данных на магнитных носителях
Так как магнитные стрелки могут быть направлены либо в одну сторону, либо в другую, то условно их направление можно обозначить за «1» и «0». Таким образом, каждый домен представляет собой мельчайшую единицу информации – один бит.
Кроме магнитных, существуют магнитооптические, оптические и полупроводниковые (схемные) накопители. В своей работе они используют иные принципы хранения данных, основанные на различных физических явлениях. Целесообразность использования зависит от разных причин, таких как условия хранения (если вы, например, собираетесь хранить данные рядом с магнитами, то дискета явно не подойдет), объем хранимой информации, скорость чтения/записи, частота обращения, цена.
Перед тем, как проводить чтение/запись данных на магнитный носитель необходимо провести его форматирование, т.е. разметку дорожек и секторов, а также создание особой области – FAT (File Allocation Table) в которую будут записываться данные о физическом размещении файлов на диске. Тип FAT зависит от используемой операционной системы, для IBM совместимых ПК в основном используется NTFS (New Technology File System) - файловая система новой технологии.