Физические принципы хранения информации на магнитном и лазерном носителе. Организация памяти на HDD и FDD.

Принцип магнитной записи электрических сигналов на движущийся магнитный носитель основан на явлении остаточного намагничивания магнитных материалов. Запись и хранение информации на магнитном носителе производится путем преобразования электрических сигналов в соответствующие им изменения магнитного поля, воздействия его на магнитный носитель и сохранения следов этих воздействий в магнитном материале длительное время, благодаря явлению остаточного магнетизма. Воспроизведение электрических сигналов производится путем обратного преобразования. Система магнитной записи состоит из носителя записи и взаимодействующих с ним магнитных головок

При цифровой магнитной записи в магнитную головку поступает ток, при котором поле записи через определенные промежутки времени изменяет свое направление на противоположное. В результате под действием поля рассеяния магнитной головки происходят намагничивание или перемагничивание отдельных участков движущегося магнитного носителя. При периодическом изменении направления поля записи в рабочем слое носителя возникает цепочка участков с противоположным направлением намагниченности, которые соприкасаются друг с другом одноименными полюсами. Рассмотренный вид записи, когда участки рабочего слоя носителя перемагничиваются вдоль его движения, называется продольной записью. Чередующиеся участки с различным направлением намагниченности, возникшие в магнитном покрытии, являются магнитными доменами (битовыми ячейками). Чем меньше размер ячейки, тем выше плотность записи информации. Однако с уменьшением размера ячейки возрастает взаимное влияние их размагничивающих полей, направленных в сторону, противоположную намагниченности в ячейках, что при уменьшении битовой ячейки ниже критического значения приводит к самопроизвольному размагничиванию. Информация заносится на концентрические дорожки, равномерно распределенные по всему носителю. В случае большего, чем один диск, числа носителей все дорожки, находящиеся одна под другой, называются цилиндром. Операции чтения/записи производятся подряд над всеми дорожками цилиндра, после чего головки перемещаются на новую позицию. Дисковые устройства, как правило, используют метод записи называемый методом без возвращения к нулю с инверсией (Not Return Zero – NRZ).

Считывание информации с компакт-диска, также как и запись, происходит при помощи лазерного луча, но, разумеется, меньшей мощности. Сервомотор по команде внутреннего микропроцессора привода перемещает отражающее зеркало. Это позволяет точно позиционировать лазерный луч на конкретную дорожку. Такой луч, попадая на отражающий свет островок, через расщепляющую линзу отклоняется на фотодетектор, который интерпретирует это как двоичную единицу. Луч лазера, попадающий во впадину, рассеивается и поглощается - фотодетектор фиксирует двоичный ноль (цифровая информация представляется чередованием впадин (неотражающих пятен) и отражающих свет островков). В качестве отражающей поверхности компакт-дисков обычно используется алюминий. Вся поверхность компакт-диска покрыта прозрачным защитным слоем. В отличие от, например, винчестеров, дорожки которых представляют собой концентрические окружности, компакт-диск имеет всего одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от внутреннего диаметра к наружному. Тем не менее, одна физическая дорожка может быть разбита на несколько логических.

Флоппи-диски (дискеты)

В качестве носителя информации используется магнитная поверхность диска. Магнитная поверхность "разбита" на дорожки (концентрические окружности, см. рис.1).Дорожки нумеруются начиная с 0-ой (максимальный радиус). Магнитная поверхность "разбита" также на секторы (см. Рис.1). Секторы нумеруются, начиная с 1-го. Принято, что каждая дорожка "разбита" на секторы. Размер каждого сектора = 512 байт (для MS DOS).

Таким образом, объем дискеты: V = P * D * S * 512 (байт) где

V - объем дискеты (байт), P - кол-во поверхностей дискеты (1-а или 2-е), D - кол-во дорожек на одной поверхности, S - кол-во секторов на одной дорожке.

Если Дискета является системной, то ядро MS DOS размещается начиная с 0-й дорожки, как более надежной (меньшая плотность записи).

Физический Адрес Сектора = Nповерхности + Nдорожки + Nсектора

Кол-во поверхностей "задается" при изготовлении Дискеты (может быть 1-а или 2-е). Кол-во дорожек и кол-во секторов на дорожке "задается" при форматировании дискеты.