В 2006 году автором было издано учебное пособие «Периферийные устройства вычислительных систем», в котором отражались вопросы: 1 роли и места пу в
|
Скачать 1.39 Mb.
|
|
Повышение плотности записи с помощью AFC В 1990 году специалисты компании IBM обнаружили, что металлический рутений является наиболее эффективным немагнитным материалом, который может использоваться в качестве промежуточного слоя в различных устройствах, например, в гигантских магниторезистивных головках (GMR). Тем не менее, прошло более 10 лет, прежде чем это открытие было использовано для повышения плотности размещения информации в дисковых накопителях, что позволило увеличить плотность записи жестких дисков. В мае 2001 года IBM начала выпуск серии портативных компьютеров с 2,5-дюймовыми жесткими дисками Travelstar, созданными по технологии AFC. В ноябре 2001 года были представлены накопители Deskstar GXP емкостью 80 и 120 Гбайт, созданные по той же технологии. Благодаря тончайшему (толщиной в три атома) слою рутения, который использовался для разделения магнитных слоев, находящихся с обеих сторон каждого жесткого диска, плотность записи данных повысилась до 25 Гбит/дюйм2. Жесткие диски, используемые в обычных накопителях, имеют только один магнитный слой. Носители, в которых используется слой металлического рутения или, говоря техническом языком, носители с антиферромагнитными двойными слоями (AFC), получили шутливое название пыльца эльфов (“pixie dust”). В настоящее время IBM использует носители AFC в накопителях портативных, настольных и серверных компьютеров. Помимо этого, лицензию на выпуск носителей AFC приобрели другие компании, выпускающие накопители и жесткие диски. Разработка носителей AFC связана с тем, что дальнейшее повышение плотности информации в магнитных запоминающих устройствах возможно только при уменьшении размеров магнитных областей жесткого диска. Тем не менее чрезмерное уменьшение размеров этих областей может вызвать так называемый эффект суперпарамагнетизма, который заключается в постепенном размагничивании магнитных областей. Тонкий слой рутения, расположенный между двумя магнитными слоями, позволяет направить магнитные частицы этих слоев в противоположные по отношению друг к другу стороны. Трехслойная конструкция отличается от традиционного магнитного слоя большей физической толщиной, но, несмотря на это, противоположная магнитная ориентация слоев дает возможность носителям функционировать как одинарный слой со значительно меньшей общей толщиной. В результате головки чтения/записи накопителей получают возможность записывать меньшие сигналы высокой плотности, тем самым увеличивая емкость запоминающих устройств данного размера без риска ухудшения сигнала.
Максимально достижимая при использовании данного метода плотность записи оценивается 150 Гбит/дюйм2 (23Гбит/см2).
Это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах, что позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи одного бита. Плотность записи у современных образцов составляет 100-150 Гбит/дюйм2 (15-23 Гбит/см2), в дальнейшем планируется довести плотность до величины 400-500 Гбит/дюйм2 (60-75 Гбит/см2).
На данный момент самый перспективный из существующих, сейчас он активно разрабатывается. При использовании этого метода применяется точечный подогрев диска, который позволяет головке намагничивать очень мелкие области его поверхности. После того, как диск охлаждается, намагниченность «закрепляется». На рынке ЖД данного типа ещё не представлены (на 2008 год), есть лишь экспериментальные образцы, но их плотность уже достигла 1Тбит/дюйм2 (150Гбит/см2). По самым оптимальным оценкам предполагают, что плотность записи смогут довести вплоть до 50 Тбит/дюйм2. Широкое распространение данной технологии следует ожидать в 2010-2013 годах. Контрольные вопросы
Гибкий диск (рис. 5.1) имеет майларовую основу с нанесённым на неё магнитным покрытием. В центре находится шпиндельное отверстие, а на некотором смещении от центра имеется минимум одно индексное отверстие. Назначение индексного отверстия - обеспечить накопителю отсчетную точку при считывании или записи данных. Гибкий диск помещен в квадратный чехол, в котором также имеются шпиндельное и индексное отверстия. Кроме того, в чехле есть прорезь для контакта головки считывания/записи с поверхностью диска и вырез защиты от записи. Данные хранятся в последовательной форме на концентрических окружностях, называемых дорожками, и группируются по дугам, называемым секторами. В некоторых накопителях имеется одна головка считывания/записи и данные хранятся только на одной поверхности диска, а в других есть две головки и используются обе поверхности диска. Во втором случае пары дорожек, находящихся на одном и том же расстоянии от центра диска, называются цилиндрами.  Рис. 5.1. Конструкция гибкого дискаДанные хранятся в последовательной форме на концентрических окружностях, называемых дорожками, и группируются по дугам, называемым секторами. В некоторых накопителях имеется одна головка считывания/записи и данные хранятся только на одной поверхности диска, а в других есть две головки и используются обе поверхности диска. Во втором случае пары дорожек, находящихся на одном и том же расстоянии от центра диска, называются цилиндрами. Стандартные гибкие диски имеют размер стороны чехла 203 и 133 мм (минидиски). Различают диски с программным разделением на секторы, когда диск имеет одно индексное отверстие, и с аппаратным, когда число отверстий равно числу секторов. Каждый сектор должен начинаться со служебной информации, которая отмечает начало сектора, и только первый сектор на дорожке отмечается индексным отверстием. Во втором случае все секторы отмечаются индексными отверстиями. Дорожки (и цилиндры) пронумерованы, причем внешняя дорожка имеет номер 0. Секторы также нумеруются, и в диске с программным разделением на секторы первый сектор после индексного отверстия имеет номер 1. Когда диск помещается в накопитель, шпиндель проходит через отверстие, диск сцепляется со шпинделем и вращается в чехле со скоростью 360 об/мин. Для выполнения записи или считывания головка опускается (загружается) на поверхность диска через прорезь в чехле и позиционируется на нужную дорожку. В диске с программным разделением на секторы накопитель ожидает появления сигнала от индексного отверстия, а затем начинает считывать служебную информацию о формате сектора. После нахождения нужного сектора начинается собственно операция считывания или записи. В случае диска с аппаратным разделением на секторы требуемый сектор находится с помощью сигналов от индексных отверстий. Необходимое для доступа к сектору время складывается из следующих составляющих:
Средние значения этих времен равны 16, 225 и 80 мс соответственно. Когда сектор найден, средняя скорость передачи данных составляет (байт/с): число байт в секторе  число секторов на дорожке скорость в об/с (здесь учитывается время прохождения промежутков между данными).
 Рис. 5.2. Формат дорожки и сектора гибкого диска с программным разделением на секторы Формат дорожки и сектора гибкого диска с программным разделением на секторы показаны на рис. 5.2, на котором введены следующие обозначения: SPASE – промежуток, SYNC – поле синхронизации, CRC - циклический избыточный контроль. Между смежными секторами находятся промежутки, и сигнал от индексного отверстия должен появляться в промежутке между последним и первым сектором дорожки. Каждый сектор содержит поле идентификации и поле данных, оба из которых начинаются с поля синхронизации. Между двумя полями имеется промежуток, необходимый для коммутации головки на выполнение заданной операции. Поле идентификации начинается с маркера адреса, после которого следуют номер цилиндра (или дорожки), номер головки, номер сектора, число байт данных в секторе и два байта контроля ошибок.
Функциональная схема НГМД представлена на рис. 5.3. Она отражает наличие основных датчиков устройства, показывает входные и выходные линии интерфейса.  Рис. 5.3. Функциональная схема НГМД
Рис. 5.4 иллюстрирует организацию типичного контроллера накопителя на гибком диске, а рис. 5.5 показывает его место в подсистеме внешней памяти на гибком диске.  Рис. 5.4. Организация контроллера накопителя на гибком диске Из-за последовательного хранения информации входы и выходы накопителя представляют собой двоичные потоки. Поэтому входные байты принимаются в регистр сдвига и затем передаются в буферный регистр данных, а выходные данные загружаются в регистр сдвига, из которого они выдвигаются в последовательной форме. Выходные схемы должны объединять импульсы со входа синхронизации записи и биты данных.
КПДП входит в состав подсистемы гибкого диска (рис. 5.5). Являясь активным устройством, он может стать ведущим шины и управлять передачей данных между интерфейсом ввода-вывода и памятью или интерфейсом внешней памяти и памятью. В процессе передачи он должен помещать адреса на шину, а также выдавать и принимать сигналы квитирования так, как это делает логика управления шиной. Назначение контроллера ПДП - осуществлять последовательность передач (т.е. передачу блока) посредством пропусков ("кражи") циклов шины.  Рис. 5.5. Подсистема гибкого диска Обычно контроллер ПДП рассчитан на обслуживание одного или нескольких интерфейсов ввода-вывода или внешней памяти и каждый интерфейс подключается к контроллеру набором проводников. Часть контроллера ПДП, предназначенная для обслуживания одного интерфейса, называется каналом. Общая организация одноканального контроллера ПДП и его основные связи показаны на рис. 5.6. Кроме обычных регистров управления и состояния, в каждом канале должны быть регистр адреса и счетчик байт (или слов). Инициализация контроллера состоит в загрузке в эти регистры начального (конечного) адреса массива в памяти, который служит буфером, и числа передаваемых байт (слов). При вводе в память при наличии данных интерфейс делает запрос ПДП. Затем контроллер формирует запрос шины и при получении разрешения шины выводит содержимое регистра адреса на шину адреса, посылает подтверждение в интерфейс и выдает сигналы считывания ввода-вывода и записи в память. После этого интерфейс помещает данные на шину данных и снимает свой запрос. Когда память воспринимает данные, она возвращает в контроллер сигнал готовности; контроллер осуществляет инкремент (декремент) регистра адреса, декремент счетчика байт (слов) и снимает запрос шины. При достижении счетчиком нуля процесс прекращается и выдается сигнал в процессор как запрос прерывания или в интерфейс для извещения о том, что передачи завершены.  Рис. 5.6. Общая организация контроллера ПДП Вывод реализуется аналогично, но контроллер выдает сигналы записи ввода-вывода и считывания из памяти, а данные передаются в другом направлении.
Так как большинство контроллеров рассчитано на управление несколькими накопителями, некоторые контакты контроллера необходимо зарезервировать для линий выбора накопителя. Кроме того, должны быть такие выходы в накопитель, как линия импульса шага для прохождения по дорожкам, линия сигнала направления шага и линия сигнала загрузки головки. Необходимы также входные сигналы, показывающие нахождение головки на дорожке 0, извещающие о возникновении отказа или ошибки, фиксирующие индексное отверстие; нужен сигнал и о том, что гибкий диск защищен от записи. При считывании с диска данные необходимо отделить от импульсов синхронизации. Обычно это осуществляется схемой фазовой подстройки частоты, которая формирует сигнал окна. В эту схему контроллер должен выдавать сигнал синхронизации Vco. Для записи данных кроме линии выходных данных требуются линии разрешения записи и малого тока. Линия малого тока требуется в связи с тем, что при записи на внутренние дорожки (их номера больше 43) применяется меньший ток. Если гибкий диск имеет 26 секторов, каждый сектор содержит 128 байт и скорость вращения составляет 360 об/мин, средняя скорость передачи данных 26 128 360/60 = 19968 байт/с.Средний период оказывается равным примерно 50 мкс. С учетом промежутков реальный период передачи байта составляет 32 мкс (или 4 мкс на бит). Хотя и можно осуществлять передачи с такой скоростью без контроллера ПДП, применение контроллера оказывается более эффективным. Поэтому контроллеры дисков обычно имеют сигналы запроса ПДП, подтверждения ПДП и окончания счета. Контроллер ПДП оказывается лучшим решением еще и потому, что передачи с диска всегда связаны с передачами блоков, а не отдельных байт. Рассмотрим подробнее типичный контроллер диска 8272 фирмы Intel, организация которого показана на рис. 5.7. В нём имеются два регистра, которые может адресовать процессор: регистр состояния, который считывается при АО = 0, и регистр входных/ выходных данных, обращение к которому производится с АО = 1. Формат регистра состояния представлен на рис. 5.8. Через регистр входных/выходных данных можно адресовать несколько других регистров управления, состояния и параметров, а также несколько флажков. Обращение к этим регистрам и флажкам или выполнение ввода-вывода данных определяется последовательностью доступа. Выполняемые контроллером операции разделяются на фазы приказа, выполнения и результата. Во время фазы приказа байты передаются в регистры управления и флажки через регистр входных/выходных данных. Затем на фазе выполнения реализуется запрошенная операция, по завершении которой наступает фаза результата, когда процессор считывает информацию состояния. Выводы во время фазы приказа и вводы во время фазы результата выполняются однобайтными передачами, хотя любыми передачами данных во время фазы выполнения обычно управляет контроллер ПДП. |
Похожие:
 |
Учебное пособие рпк «Политехник» Гринчук Ф. Ф., Хавроничев С. В. Комплектные распределительные устройства напряжением 610 кВ. Часть II: Учеб пособие / Воггту, Волгоград,... |
|
Учебное пособие рпк «Политехник» Гринчук Ф. Ф., Хавроничев С. В. Комплектные распределительные устройства напряжением 610 кВ. Часть I: Учеб пособие / Воггту, Волгоград,... |
|
Учебное пособие Иркутск 2006 Учебное пособие предназначено для студентов III v курсов специальности «Технология художественной обработки материалов» |
|
Тема управление ресурсами вычислительных систем Цель темы: раскрыть принципы функционирования современных операционных систем по управлению ресурсами вычислительных систем |
|
Учебное пособие Казань 2005 удк 65. 01 (075. 8) Ббк 65. 29 Б 69 Бурганова... В текст пособия введены программа дисциплины «Теория управления», материалы по организации самостоятельной работы студентов, включая... |
|
Учебное пособие "Архитектуры графических систем" машинная графика... Назначение курса обучение машинной графике студентов физико-технического профиля. Курс ориентирован на две основные категории будущих... |
|
Учебное пособие Челябинск 2006 Этому способствуют контрольные вопросы и тестовые задания. Дополнительная литература и источники, перечень которых находится в прилагаемой... |
|
Современные т ех нологии обучения: теория и практика учебное пособие Современные технологии обучения: теория и практика: Учебное пособие / А. О. Блинов, Т. Н. Парамонова, Е. Н. Шереметьева, Г. В. Погодина.... |
|
Материально-техническое обеспечение кабинета №6 по профессии «Оператор... Материально-техническое обеспечение кабинета №6 по профессии «Оператор электронно-вычислительных и вычислительных машин» |
|
Учебное пособие Москва 2012 год Настоящее учебное пособие предназначено... Учебное пособие предназначено для изучения и проведения практических занятий по дисциплинам «Бизнес планирование транспортных предприятий»,... |
 |
Учебное пособие содержит ответы на вопросы Государственного Образовательного... Информационный менеджмент: ответы на вопросы государственного стандарта. Часть Пособие для самостоятельной работы студентов. – Кафедра... |
|
Учебное пособие к практическим занятиям по курсу «Фармацевтическое товароведение» Учебное пособие предназначено для подготовки студентов к лабораторно-практическим занятиям и включает название темы, цель занятия,... |
|
Интерфейсы и периферийные устройства 12 Семиконтактный разъем на задней панели дефектоскопа предназначен для двунаправленного интерфейса rs-232. Он служит для передачи данных... |
|
Учебное пособие Самара Самарский государственный технический университет... Сапр систем электроснабжения: Учеб пособие/ Самар гос тех ун-т; Ю. Ф. Лыков. Самара, 2008. 65 с |
|
Методическое пособие подготовлено под редакцией: Овчинниковой Е.... Информационно-методические материалы по профилактике экстремизма для специалистов |
|
Методические указания к расчетно-графическим заданиям по учебной... Целью ргз является закрепление и лучшее усвоение теоретического материала. Предлагаемые задания направлены на выявление архитектурных... |