| Výuka > Principy počítačů > Pevné disky a diskety |

15. Pevné disky a diskety

 Pevný disk Western Digital SATA

Pevný disk Western Digital SATA

Pevný disk se skládá z jednoho či více kovových kotoučů potažených z obou stran magnetickým materiálem (oxidy železa). Samotné podložky se vyrábějí ze slitin kovů, jako je např. AlMg, které nejsou magnetické. Na podložku se nanáší vlastní aktivní vrstva, která je složena z pojiva (většinou polyesterové pryskyřice), ve kterém jsou rozptýleny feromagnetické částice. Jsou to především oxidy železa (feromagnetické materiály), novější materiály jsou např. z oxidů chromu nebo jsou to přímo částice čistého železa a jeden z nejmodernějších materiálů jsou barnaté ferity. Samotné částice feromagnetického materiálu mají velikost 0,04 až 1µm. Větší částice se již nedají použít, protože při jejich zmagnetování se v nich vytváří více magnetických domén.

Celá záznamová vrstva mívá tlouštku okolo 1µm a na nemagnetickou podložku se nanáší buďto kontinuálním poléváním nebo odstředivým litím na kotoučovou podložku a vytvrzuje se při teplotě 200 °C. Kromě rozptýlených částic v pojivu (je jich asi 20 %) jsou do magnetické vrstvy přidávány další přísady, pomocí kterých jsou určovány mechanické vlastnosti pevných disků. Jako přísady, která upravuje tvrdost magnetické vrstvy, se používá hlavně oxid hlinitý. Další používanou přísadou je uhlík, ten zajišťuje určenou vodivost, která je nutná k odvádění elektrostatického náboje.

Počet kotoučů je různý od jednotlivých mechanik. Například původní mechanika počítače XT o kapacitě 10 MB měla tyto kotouče dva. Novější disky jich mají více. Výroba kotoučů je technologicky nejvíce náročná (tudíž i nejdražší), protože povrch kotouče musí být téměř absolutně hladký. Z toho plyne, že pevný disk s více kotouči o určité kapacitě bude dražší, než disk o stejné kapacitě, avšak s menším počtem kotoučů. Protože na pevném disku při vzájemném pohybu čtecích/záznamových hlav a svazku kotoučů vznikají velmi náročné dynamické poměry (obvodová rychlost disku může dosáhnout až 200 km/hod), opatřuje se povrch jednotlivých kotoučů tzv. mazacími prostředky, které chrání vlastní záznamovou vrstvu a zajišťují hladké "klouzání" hlav po disku. Většinou se jako mazací prostředky používají fluorovodíkové sloučeniny, které se ve velmi tenké vrstvě nanášejí na aktivní vrstvu nabo jsou případně přímo součástí vrstvy.

 Hlava pevného disku

Hlava pevného disku

Pro každý povrch kotouče má pevný disk elektromagnetickou čtecí a zápisovou hlavu s mikroskopickou cívkou. Hlavy disku uchovávají data na disku elektromagneticky. Materiál tvořící magnetický povrchů kotoučů, má nízkou koercivitu při pokojové teplotě a to umožňuje velmi malé čtecí a záznamové hlavy a slabé magnetické pole. Všechny hlavy jsou umístěny na jednom společném rameni a pohybují se tedy zároveň. Jsou výkyvné po obvodu kružnice a ovládají se velmi přesným motorem. Čím je motor rychlejší a kvalitnější, tím má pevný disk menší přístupovou dobu - tím také rychleji reaguje na povely.

Pevný disk se točí konstantní rychlostí (nikoli tedy jako u CD), která je obvykle v intervalu 3 600 až 7 200 otáček za minutu. Novinkou a výjimkou je Seagate Cheetah s 10 033 otáčkami za minutu.

 0,85 palcový pevný disk

0,85 palcový pevný disk

Pevné disky se dříve dělaly prakticky jen v šířce 5,25". V současné době se produkují pouze 3,5" disky a 2,5" disky do notebooků. Avšak samozřejmě existují výjimky (například firma Quantum svou řadou pevných disků BigFoot nebo Toshiba se svými mikro disky).

Pevný disk je sestaven tak, že jeho kotouče jsou uchyceny na společné ose jeden za druhým. Každou stranu kotouče označujeme jako povrch. Z toho plyne: jeden kotouč dva povrchy. Dále je každý povrch rozdělen do soustředných kružnic - stop. Stopy, které se nacházejí na různých površích pod sebou, tvoří tzv. válec - cylindr. Povrchy jsou obrazně rozděleny jestě paprsčitě. Díky tomuto rozdělení nám vznikly oblasti, které se nazývají sektory. (1 sektor = 512 Bytů).

 Popis struktury pevného disku

Popis struktury pevného disku

K důležitým místům uvnitř pevného disku patří i parkovací oblast. Ta se nachází vždy mimo datovou část a podle provedení pevného disku je buď u středu nebo při okraji kotouče.

Způsob záznamu spočívá v použití vlastností magnetického pole a magnetických materiálů. Záznam ale i čtení se provádí magnetickou hlavou. Je to cívka navinutá na jádře, které je v místě, kde se nejvíce přibližuje záznamové vrstvě přerušena štěrbinou. Když cívkou necháme procházet elektrický proud (jde o záznam na disk), vytvoří se v jádru odpovídající magnetický tok, který se uzavírá přes štěrbinu v jádře. Jelikož je štěrbina velmi blízko magnetické vrstvě média (řádově několik mm), ovlivňuje tento tok i záznamovou vrstvu média, které se v místě styku magnetuje. Změnou směru elektrického proudu v cívce se mění i magnetický tok jádrem cívky a její štěrbinou a tím na záznamové vrstvě vznikají části magnetované jedním či druhým směrem. Mezi těmito dvěma směry magnetizace vznikají oblasti, kde se magnetizace mění, a ty se nazývají magnetické reverzace. Právě ty jsou důležité pro magnetický záznam.

Při čtení z magnetického média se postupuje opačným způsobem. Cívka navinutá na jádře se pohybuje po povrchu disku. Magnetické reverzace, na které hlavička při svém pohybu narazí, uzavírají s jádrem cívky magnetický tok. Ten vyvolá podle směru magnetizace elektrický impuls v cívce, který je dále zpracován přídavnou elektronikou. Způsob uložení magnetických reverzací závisí na použitém kódování dat. Nejběžnější a nejznámější jsou technika záznamu FM (frekvenční modulace), MFM (modifikovaná frekvenční modulace) a tzv. RLL kódy.

U disků (a nejen u nich) je důležitým parametrem jeho rychlost. Ta je mimojiné dána i přenosovým módem.

Proces čtení sektoru se skládá za dvou kroků. Nejdříveve se čtecí a zápisová hlava přemístí nad požadovanou stopu. Potom se čeká, až se disk natočí tak, že požadovaný sektor je pod hlavou, který následně přečte. Posun hlavy obvykle zabere většinu času. Nejideálnější by bylo, kdyby byly sektory souboru uloženy na stejné stopě. V případě uložení sektorů na více stopách by bylo ideální, kdyby tyto stopy byly umístěny na různých površíchch pod sebou. Průměrný čas vystavení hlavy na požadovanou stopu se nazývá doba vyhledávací a čas čekání na to, až sektor najede pod hlavu se nazývá doba čekací. Součet těchto časových hodnot označujeme termínem - přístupová doba. Přístupová doba je důležitým faktorem výkonnosti pevného disku.

10.09.2007, 22:15 vytvořil Administrator