Треки и сектора, плотность записи
|
|
Пластины в жестких дисках имеют специальную структуру, для обеспечения упорядоченной записи и хранения информации. |
|
Каждая пластина разбита на треки, которые представляют собой концентрические окружности. |
|
На одной пластине помещаются десятки тысяч треков. |
|
Такая структура сродни годовым кольцам в стволе дерева. |
|
На треке помещается слишком много информации, если использовать трек как меньшую единицу информации. |
|
Поэтому треки разбиваются на сектора. |
|
Сектор, как правило, наименьшая индивидуально адресуемая единица информации, хранящаяся на диске. |
|
Сектор хранит 512 байт информации. |
|
Первые винчестеры для ПК использовали 17 секторов на трек. |
|
Современные жесткие диски имеют тысячи секторов на трек, а использование технологии изменения зонной плотности записи позволяет размещать большее количество секторов на внешних треках, чем на внутренних. |
|
Именно в силу этого скорость чтения/записи в начале диска больше, чем в конце - за единицу времени большее количество секторов можно прочитать у внешнего края диска, чем около внутреннего. |
|
Поверхностная плотность записи, иногда называемая битовой плотностью, показывает, какое количество информации может храниться на единицу поверхности пластины. |
|
Она обычно считается в битах на квадратный дюйм - BPSI - bits per square inch. |
|
Поверхностная плотность записи - двухмерная величина, она вычисляется как продукт двух одномерных величин: |
|
Трековая плотность: Она показывает, как много треков может поместиться накаждый дюйм радиуса диска. |
|
Пусть, например мы имеем пластины диаметром 3,74 дюйма, или радиусом в 1,87 дюйма. |
|
Естественно, в силу того, что пластина надевается на шпиндель, реально рабочий участок будет, например, равен 1,2 дюйма. |
|
Пусть мы имеем 22000 треков на пластину, тогда трековая плотность будет примерно равна 18333 треков на дюйм - TPI - tracks per inch. |
|
Линейная плотность или плотность записи: Эта величина показывает, сколько бит информации может поместиться на одном треке. |
|
Если на треке может поместиться 300000 бит, то мы можем говорить, что линейная плотность записи составляет 300000 бит на трек - BPI - bits per inch. |
|
Беря продукт умножения этих двух величин можно получить поверхностную плотность записи. |
|
В приведенном выше примере она будет составлять величину порядка 5,5 Гигабит на квадратный дюйм. |
|
Современные жесткие диски имеют плотности порядка сотен гигабит на квадратный дюйм, в то же время первые жесткие диски для ПК имели плотности, порядка 0,004 Гигабит на квадратный дюйм. |
|
Линейная плотность записи диска не постоянна для всей поверхности пластины. |
|
Причиной, по которой эта величина не постоянна, служит увеличение длины трека от центра к краям пластины. |
|
Таким образом, внешние треки хранят большее количество информации, чем внутренние. |
|
С изобретением зонной записи, винчестеры начали хранить больше информации на внешних треках, чем на внутренних, но, тем не менее, линейная плотность записи у внутренних треков больше, чем у внешних. |
|
Возьмем для примера жесткий диск IBM серии 40GV. |
|
Как представитель типичного 3,5 дюймового семейства, он имеет длину внутреннего трека, равную 4,75 дюйма, а длину внешнего трека, равную 11". |
|
Отношение этих двух чисел составляет величину, равную 2,32. |
|
То есть, это означает, что внешний трек в 2,32 раза длиннее, чем внутренний трек. |
|
В данном накопителе количество секторов для внутренних треков равно 370, а для внешних треков равно 792 секторов. |
|
Отношение 792/370 дает нам величину, равную 2,14, то есть, на внешних треках линейная плотность записи чуть-чуть меньше, чем на внутренних. |
|
Существует два пути для увеличения поверхностной плотности записи: увеличение линейной плотности записи, увеличивая при этом количество информации хранимой на треке; увеличение трековой плотности, увеличивая при этом количество треков на пластину. |
|
Обычно, в более новом поколении винчестеров улучшаются обе эти величины. |
|
Как следствие их улучшения, повышаются и такие параметры винчестера, как скорость линейного чтения/записи, а также и скорость позиционирования. |
|
Увеличение поверхностной плотности записи - это трудная задача, которая требует много технических нововведений и изменений в различных компонентах жесткого диска. |
|
В то время как данные упаковываются все ближе и ближе, возникает проблема интерференции между двумя соседними битами. |
|
Очень часто с этой проблемой борются, уменьшая напряженность магнитных импульсов, размещаемых на диске. |
|
Но это решение создает такие проблемы, как достоверность и стабильность магнитных ячеек на пластине, а также то, что головки чтения/записи достаточно чувствительны и достаточно близки к поверхности пластины, чтобы достоверно считать информацию. |
|
Таким образом, простое увеличение поверхностной плотности записи влечет за собой как минимум улучшение таких компонентов жестких дисков, как магнитного напыления, сервосистемы, магнитных головок, управляющей электроники, канала чтения-записи и т.д. |
|
Каждую пару лет технология производства магнитных головок делает прыжок, позволяя увеличить поверхностную плотность записи, вот почему емкость современных жестких дисков увеличивается в два раза каждые год-два. |
