Запоминающие устройства прямого доступа
Перед тем, как диск может быть использован для записи данных, он должен быть отформатирован или, как говорили раньше, размечен – на его дорожки должны быть записаны заголовки секторов с правильными номерами дорожки и сектора, а также, если это необходимо, маркеры. Как правило, при этом же происходит тестирование поверхности диска для поиска дефектов магнитного слоя. Не следует путать эту операцию – физическое форматирование диска – с логическим форматированием, созданием файловых систем. Современные жесткие диски конструктивов АТА и SCSI обычно требуют физического форматирования в заводских условиях.
Зона типа 1 длиной 32 байта отмечает начало дорожки, а зона типа 4 длиной от 118 до 266 байт служит для заполнения дорожки до полной длины.
Количество секторов в одной дорожке определяется, с одной стороны, длиной сектора, а с другой – частотой модуляции. Частота модуляции, в свою очередь, ограничена частотной характеристикой схемы управления магнитной головкой, индуктивностью самой головки и параметрами ферромагнитной поверхности диска (размером минимального домена намагничивания). Последний фактор, фактически, ограничивает линейную плотность записи (количество битов на миллиметр или дюйм длины дорожки), поэтому в более длинных внешних дорожках целесообразно делать больше секторов, чем во внутренних (рис. 9.36). Это решение усложняет адресацию секторов и логику контроллера, поэтому начало широко применяться лишь относительно недавно.
Рис. 9.36. Диск с переменным количеством секторов на дорожках
Привод магнитного диска, таким образом, состоит из трех разнородных электромеханических и аналоговых устройств. Управление которыми должно осуществляться в строгом согласовании:
- электродвигателя шпинделя;
- шагового двигателя подачи головки;
- аналоговых каскадов управления магнитной головкой.
Устройство, управляющее всем этим, называется дисковым контроллером и состоит из кодеров и декодеров используемой схемы модуляции, логики формирующей заголовок сектора при записи или проверяющей его целостность при считывании, буфера данных сектора и сдвигового регистра, подключенного к кодеру и декодеру управления головкой (рис. 9.37). Современные контроллеры обычно содержат более сложную логику, обеспечивающую передачу данных в основное ОЗУ компьютера в режиме ПДП (в том числе и распределение/сборку (scatter/gather) – передачу одного сектора или группы секторов в несмежные участки памяти), очередь обслуживаемых запросов, опережающее считывание, отложенную запись и кэширование данных, переадресацию дефектных секторов и др.
Рис. 9.37. Схема контроллера диска