LINEBURG


<< Пред. стр.

страница 65
(всего 138)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

поколение интерфейса Fibre channel. На сегодняшнем рынке
На одном канале USB может присутствовать до 127 уст^
также присутствуют решения, когда для достижения очень
ройств, для чего могут использоваться .устройства, пропуска-
большой пропускной способности используется целый ряд
ющие через себя сигнал, либо USB-концентраторы. USB име-
каналов Fibre channel одновременно.
ет так называемый мастер-контроллер, так что любой сигнал,
В отличие от SCSI, Fibre channel обладает гораздо боль-
передаваемый, скажем, от USB-жесткого диска к USB CDR
шей гибкостью. Если SCSI ограничивается всего 12 м, то
должен пройти через контроллер, а уже затем отправиться к
Fibre channel позволяет соединения протяженностью до
требуемому устройству. Это очень понижает пропускную спо-
10 км при "использовании оптического кабеля и несколько
собность при использовании нескольких USB-устройств. Кроме
меньше при использовании относительно недорогих мед-
того, USB-устройгтва не могут быть разделяемыми (в сети
ных соединении
296 Информатика

например), хотя два компьютера можно соединить между со- самого накопителя. Операционная система помещает данные
бой USB-сетью через USB-MOCT. на хранение и обслуживает каталог секторо! диска, закреп-
ленных за файлами. Когда вы даете системе команду сохра-
Несмотря на все недостатки, USB позволяет «горячее»
нить файл или считать его с диска, она передает ее в контрол-
подключение. Правда, операционная система все равно потре-
лер жесткого диска, который перемещает магнитные головки
бует драйвер нового устройства, но перезагружать компьютер
к таблице расположения файлов соответств} бэщего логичес-
не придется.
кого диска. Затем операционная система считывает эту табли-
В настоящее время все большее распространение по-
цу, осуществляя в зависимости от команды п >;ICK свободного
лучает стандарт USB 2.O. Он поднимает планку пропускной
сектора диска, в котором можно сохранить вновь созданный
способности с 12 до 4.80 Мб/с. Это позволяет использовать
файл, или начало запрашиваемого для считывания файла.
USB 2.0 для подключения внешних жестких дисков, и такие
диски уже появились. Информация таблицы размещения файл с в поступает из
электронной схемы накопителя в контроллер жесткого диска
и возвращается операционной системе, после чзго ОС генери-
2.6. Какой интерфейс выбрать
рует команду установки магнитных головок над соответству-
На самом деле выбор уже определен вашей целью. Если ющей дорожкой диска для записи или считывания нужного
вы собираете домашний компьютер для игр или для офис- сектора. Записав новый файл на свободные сектора диска, ОС
ной работы, то IDE-диск даст вам самую лучшую комбина- возвращает магнитные головки в зону распотожения табли-
цы и вносит в нее изменения, последовательно перечисляя все
цию цены/производительности. USB хорошо подойдет для
сектора, на которых записан файл.
внешнего CDR или ленточного накопителя для резервного
копирования (если копировать не слишком много). Если вам
нужен быстрый внешний диск для подключения к ноутбуку 3.1. Адресация секторов
или для регулярной переноски между несколькими компьюте-
рами, и основным требованием помимо мобильности является Жесткий диск, как и всякое другое блочное устройство,
производительность, то ваш выбор — IEEE 1394. Если речь хранит информацию фиксированными порция\:и, которые на-
зываются блоками. Блок является наименьше к порцией дан-
идет об оснащении серьезной рабочей станции или сервера,
ных, имеющей уникальный адрес на жестком .шске. Для того
где критична надежность и производительность, то лучший
чтобы прочесть или записать нужную информацию в нужное
выбор — SCSI, особенно в форме RAID, хотя и стоит доста-
место, необходимо представить адрес блока в качестве пара-
точно дорого. А если вы формируете кластер автоматизиро-
метра команды, выдаваемой контроллеру жестк-эго диска. Раз-
ванных рабочих мест, которым необходим высокоскоростной
мер блока уже с давних пор является стандартным для всех
доступ к большому массиву данных, то Fibre channel обеспе-
жестких дисков — 512 байт. К сожалению, достаточно часто
чит вам скорость; удаленность рабочих мест от массива ин-
происходит путаница между такими понятиям -, как «сектор»,
формации практически не имеет значения. Другая возмож-
«кластер» и «блок». Фактически между «блоком» и «секто-
ность заключается в создании сети Gigabit Ethernet, а для сер-
ром» разницы нет. Правда, одно понятие логическое, а вто-
вера, как правило, выбирают решение RAID SCSI; для некри-
рое — топологическое. «Кластер» — это несколько секторов,
тичных серверов — IDE RAID.
рассматриваемых операционной системой как одно целое.
Почему же отказались от простой работы с секторами?
2.7. RAID
Переход к кластерам произошел потому, что размер таблицы
RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks — избыточ- размещения файлов был ограничен, а размер ^иска увеличи-
ный массив недорогих дисков) преследует две основные цели: вался. В случае файловой системы FAT16 для диска объемом
повысить скорость и/или надежность. Существует достаточ- 512 МБ кластер будет составлять 8 КБ, до 1 ГБ — 16 КБ, до
но много типов RAID, но основные — это RAID 0, 1 и 0+1. 2 ГБ — 32 КБ и т. д. Для того чтобы однозначно адресовать
RAID 0 позволяет объединить объем двух дисков в единое блок данных, необходимо указать все три числа (номер ци-
целое, так что операционная система будет видеть их и ис- линдра, номер сектора на дорожке, номер головки). Та'кой
пользовать как один физический диск. RAID 1 позволяет способ адресации диска был широко распространен и получил
создавать «зеркало», то есть информация пишется сразу как впоследствии обозначение аббревиатурой CHS ^cylinder, head,
на первый, так и на второй диск, и если первый, основной, sector). Именно этот способ был первоначально реализован в
диск выйдет из строя, то все данные на втором будут в цело- BIOS, поэтому впоследствии возникли огранитения, связан-
сти и сохранности. RAID 0+1 использует одновременно два ные с ним. Дело в том, что BIOS определил разрядную сетку
описанных выше режима (не забывайте, что при этом требу- адресов на 63 сектора, 1024 цилиндра и 255 головок. Однако
ется как минимум четыре жестких диска: два сливаются в развитие жестких дисков в то время ограничилось использо-
массив и два используются для «зеркала»). Есть еще другие ванием лишь 16 головок в связи со сложностью изготовле-
варианты RAID для повышения надежности хранения ин- ния. Отсюда появилось первое ограничение на. максимально
формации, например контроль четности, для проверки цело- допустимую для адресации емкость жесткого диска:
стности данных. 1024x16x63x512 - 504 Мб.
Со временем производители стали делать HDD большего
размера. Соответственно, число цилиндров на них превысило
1024, максимально допустимое число цилиндров (с точки зрения
3. ХРАНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
старых BIOS). Однако адресуемая часть диска продолжала рав-
няться 504 Мб при условии, что обращение к диску белось сред-
Хранение и извлечение данных с диска требует взаимо-
ствами BIOS. Это ограничение со временем было снято введени-
действия между операционной системой, контроллером жест-
ем так называемого механизма трансляции адрес лв.
кого диска и электронными и механическими компонентами
Жесткие диски 297

Проблемы, возникшие с ограниченностью BIOS по части Во время загрузки компьютера BIOS загружает первый
физической геометрии дисков, привели в конце концов к по- сектор головного раздела (загрузочный сектор) и передает
явлению нового способа адресации блоков на диске. Этот спо- ему управление. В начале этого сектора расположен загруз-
чик (загрузочный код), который прочитывает таблицу разде-
соб довольно прост. Блоки на диске описываются одним пара-
лов и определяет загружаемый раздел (активный). А дальше
метром — линейным адресом блока. Адресация диска линейно
все повторяется. То есть он загружает загрузочный сектор
получила аббревиатуру LBA (logical block addressing). Линей-
этого раздела на этот же адрес и снова передает ему управле-
ный адрес блока однозначно связан с его CHS-адресом:
ние.
lba = (Цилиндр х ВсегоГоловок + Головка) х
х Секторов + (Сектор-1). Разделы являются контейнерами всего своего содержи-
мого. Этим содержимым является, как правило, файловая си-
Введение поддержки линейной адресации в контролле-
стема. Под файловой системой, с точки зрения диска, понима-
ры жестких дисков дало возможность BIOS заняться трансля-
ется система разметки блоков для хранения файлов. После
цией адресов. Суть этого метода состоит в том, что если в
того как на разделе создана файловая система и в ней разме-
приведенной выше формуле увеличить параметр ВсегоГоло-
щены файлы операционной системы, раздел может стать за-
вок, то потребуется меньше цилиндров, чтобы адресовать то
гружаемым. Загружаемый раздел имеет в своем первом блоке
же самое количество блоков диска. Но зато потребуется боль-
небольшую программу, которая производит загрузку опера-
ше головок. Однако головок-то как раз использовалось всего
ционной системы. Однако для загрузки определенной систе-
16 из 255. Поэтому BIOS стали переводить избыточные ци-
мы нужно запустить ее загрузочную программу из первого
линдры в головки, уменьшая число одних и увеличивая число
блока.
других. Это позволило им использовать разрядную сетку го-
ловок целиком и отодвинуло границу адресуемого устрой- Разделы с файловыми системами не должны пересекать-
ством BIOS дискового пространства до 8 ГБ. ся. Это связано с тем, что две разные файловые системы име?
ют каждая свое представление о размещении файлов, но когда
Нельзя не сказать несколько слов и о Large Mode. Этот
это размещение приходится на одно и то же физическое место
режим работы предназначен для работы жестких дисков объе-
на диске, между файловыми системами возникает конфликт.
мом до 1 ГБ. В Large Mode количество логических головок
Этот конфликт возникает не сразу, а лишь по мере того, как
увеличивается до 32, а количество логических цилиндров
файлы начинают размещаться в том месте диска, где разделы
уменьшается вдвое. При этом обращения к логическим го-
пересекаются. Поэтому следует внимательно относиться к раз-
ловкам 0.. F транслируются в четные физические цилиндры, а
метке диска на разделы.
обращения к головкам 10.. IF — в нечетные. Винчестер, раз-
меченный в режиме LBA, несовместим с режимом Large, и на- Само по себе пересечение разделов не опасно. Опасно
оборот. именно размещение нескольких файловых систем иа пересе-
кающихся разделах. Разметка диска на разделы еще не озна-
Дальнейшее увеличение адресуемых объемов диска с
чает создания файловых систем. Однако уже сама попытка
использованием прежних сервисов BIOS стало принципиаль-
создания пустой файловой системы (то есть форматирование)
но невозможным. Действительно, все параметры задействова-
на одном из пересекающихся разделов может привести к воз-
ны максимально (63 сектора, 1024 цилиндра и 255 головок).
никновению ошибок в файловой системе другого раздела. Все
Тогда был разработан новый расширенный интерфейс BIOS,
сказанное относится в одинаковой степени ко всем операци-
учитывающий возможность очень больших адресов блоков.
онным системам, а не только самым популярным.
Однако этот интерфейс уже не совместим с прежним, вслед-
Диск разбивается на разделы программным путем. То
ствие чего старые операционные системы, такие, как DOS, ко-
есть вы можете создать произвольную конфигурацию разде-
торые пользуются старыми интерфейсами BIOS, не смогли и
лов. Информация о разбиении диска хранится в самом первом
не смогут переступить границы в 8 ГБ.
блоке жесткого диска, называемым главной загрузочной за-
Практически все современные системы уже не пользу-
писью (Master Boot Record (MBR)).
ются BIOS, а используют собственные драйверы для рабо-
ты с дисками. Поэтому данное ограничение на них не рас-
пространяется. Но следует понимать, что прежде, чем сис- 3.3. Главная загрузочная запись
тема сможет использовать собственный драйвер, она долж-
MBR является.основным средством загрузки с жестко-
на его загрузить. Поэтому на этапе начальной загрузки лю-
го диска, поддерживаемым BIOS. Только один из разделов
бая система вынуждена пользоваться BIOS. Это и вызыва-
диска имеет право быть помеченным как активный, что будет
ет ограничения на размещение многих систем за пределами
означать, что программа загрузки должна загрузить в память
8 ГБ, они не могут оттуда загружаться, но могут читать и
первый сектор именно этого раздела и передать туда управле-
писать информацию (например, DOS, который работает с
ние. Программа загрузки просматривает таблицу разделов,
диском через BIOS).
выбирает из них активный, загружает первый блок этого раз-
дела и передает туда управление.
3.2. Разделы
Рассмотрим, как операционные системы класса MS-DOS
и Windows 9x оперируют с разделами. ОС забирает в свое
Рассмотрим размещение операционных систем на жест-
пользование два из четырех разделов: Primary DOS partition,
ких дисках. Для организации систем дисковое адресное про-
Extended DOS partition. Первый из них (primary) получает
странство блоков разделяется на части, называемые раздела-
букву С:. Второй — это контейнер логических дисков. Они
ми (partitions). Разделы полностью подобны целому диску в
все находятся там в виде цепочки подразделов, которые так и
том, что они состоят из смежных блоков. Благодаря такой
именуются: D:, Е: и т. д. Логические диски могут иметь и ино-
организации для описания раздела достаточно указания нача-
родные файловые системы, отличные от файловой системы
ла раздела и его длины в блоках. Жесткий диск может содер-
FAT, которая применяется в DOS/Windows 9x. Однако, как
жать четыре первичных раздела.
298 Информатика

правило, инородность файловой системы связана с присут- загрузить. С желанием иметь сразу несколько систем возника •
ствием еще одной операционной системы, которую следовало ет необходимость заводить программу, позволяющую выби-
бы поместить в свой собственный раздел (не extended DOS), рать систему для загрузки.
но для таких действий часто оказывается слишком маленькой В операционных системах Windows NT/2000/XP загруз-
таблица разделов. чик помещается в загрузочной записи ЭКТИЕНОГО раздела. В
Отметим еще одно важное обстоятельство. Когда на чи- загрузчике предусмотрена возможность выбора как загружа-
стый жесткий диск устанавливается DOS/Windows 9х, то при емой операционной системы, так и раздела, где она находится.
загрузке нет никаких альтернатив в выборе операционных За разделами в операционной системе также закрепляются
систем. Поэтому загрузчик выглядит весьма примитивно, ему определенные буквы, однако они могут быть и ыенены пользо-
не надо спрашивать у пользователя, какую систему тот хочет вателер




CD-ROM И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
План
1. Что такое компакт-диск.
2. Как изготавливают компакт-диски.
3. Как устроен привод CD-ROM.
4. Записываемые и перезаписываемые компакт-диски.
Как записываются CD-R и CD-RW.
5.
6. Какие существуют форматы записи CD-ROM.
7. Как обращаться с компакт-дисками.


циальной химически нейтральной краской). Общая толщина
1. ЧТО ТАКОЕ КОМПАКТ-ДИСК
диска — 1.2 мм.
Компакт-диски были изобретены в 1980 г. инженерами Информация записана на диск в виде спиральной дорож-
фирм Sony и Philips. Первоначально компакт-диски использо- ки, идущей от центра к краю диска, на которой расположены
вались для записи аудиофонограмм. Стандарт аудиодисков углубления (так называемые питы). Информация кодируется
называется CD-DA (Compact Disk — Digital Audio, компакт- чередованием питов (условно — логической 1) и промежут-
диск - цифровой звук). Главное преимущество компакт-дис- ков между ними (условно — логических 0). Расстояние между
ка перед традиционными носителями звука (грампластинки, витками дорожки выбирается от 1.4 до 2 мкм, стандарт опре-
магнитная лента) состоит в необычайно высоком качестве деляет расстояние в 1.6 мкм. Информация на диске закодиро-
звучания при воспроизведении фонограмм. При проигрыва- вана помехоустойчивым кодом Рида — Соломона с использо-
нии компакт-дисков считывающим устройством является ла- ванием чередования — так что мелкие сбои при чтении дорож-
зерный луч, а следовательно, между ним и диском нет механи- ки никак не отражаются на достоверности считанной инфор-
ческого контакта. Поэтому в воспроизводимой фонограмме мации. Дорожка может быть непрерывной ЛУ.СО делиться на
полностью отсутствуют посторонние шумы, шуршанье и треск, фрагменты (например, сессии в мультисессионлых дисках).
свойственные обычным грампластинкам.
С развитием компьютерной техники компакт-диски ста-
ли использовать в качестве устройства для хранения ин- 2. КАК ИЗГОТАВЛИВАЮТ КОМПАКТ-ДИСКИ
формации. Такие диски получили название CD-ROM (Com-
pact Disk - Read-Only Memory, компакт-диск — постоян- Производство компакт-дисков чем-то напоминает выпуск
ное запоминающее устройство). С точки зрения физичес- грампластинок, поскольку в обоих случаях используется ме-
кого устройства CD-ROM диск полностью идентичен зву- тод штамповки или прессования.
ковому CD-DA-диску и отличается лишь логической струк- Основной способ изготовления дисков — прессование с
турой дорожки (дорожек). матрицы. Эталонный диск изготавливается из очень чистого
нейтрального стекла и покрывается специальным пластико-
Стандартный компакт-диск (CD) состоит из трех слоев:
вым слоем фоторезиста - материала, изменяющего свою ра-
основы, отражающего и защитного. Основа выполнена из про-
створимость под воздействием лазерного лучи. Затем мощ-
зрачного поликарбоната, па котором методом прессования
ный записывающий лазер с числовым программным уп-
сформирован информационный рельеф. Поверх рельефа на-
равлением от компьютера наносит на эту пленку ямочки раз-
пыляется металлический отражающий слой (алюминий, золо-
личной длины, содержащие полезную музыкальную или циф-
то, серебро, другие металлы и сплавы). Отражающий слой
ровую информацию. При обработке записанного оригинала
покрывае ся сверху защитным слоем поликарбоната или ней-
растворителем на стекле возникает требуемый рельеф, кото-
трального лака - так, чтобы вся металлическая поверхность
рый методом гальванопластики переносится на никелевый
была защищена от контакта со внешней средой. На защитный
оригинал (негатив), способный служить матрицей при мелко-
слой наносят надписи и рисунки (методом шелкографпи спе-
CD-ROM и его применение 299

серийном производстве либо основой для снятия позитивных Система загрузки диска обычно выполняется в двух ва-
копий, С которых, в свою очередь, снимаются негативы для риантах: с использованием специального футляра для диска
массового тиражирования. (caddy), вставляемого в приемное отверстие привода, и с ис-
пользованием выдвижного лотка (tray), на который кладется
Штамповка выполняется методом литья под давлением:.
сам диск. В обоих случаях система содержит двигатель, при-
с негативной матрицы прессуется поликарбонатная подложка
водящий в движение лоток или футляр, а также механизм
С рельефом, сверху напыляется отражающий слой, который
перемещения рамы, на которой закреплена вся механическая
покрывается лаком. Поверх защитного слоя обычно наносят-
система вместе со шпиндельным двигателем и приводом опти-
ся информационные надписи и изображения.
ческой головки, в рабочее положение, когда диск ложится на
подставку шпиндельного двигателя.
При использовании обычного лотка привод невозможно
3. КАК УСТРОЕН ПРИВОД CD-ROM
установить в иное положение, кроме горизонтального. В при-,
водах, допускающих монтаж в вертикальном положении (на-
Обычный привод состоит из платы электроники, шпин-
пример, в ноутбуках), конструкция лотка предусматривает
дельного двигателя, системы оптической считывающей голов-
фиксаторы, удерживающие диск при выдвинутом лотке.
ки и системы загрузки диска.
В настоящее время все большее распространение полу-
На плате электроники размещены все управляющие схе-
чают приводы с щелевой загрузкой. Такие системы содержат
мы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы
двигатель для втягивания и выброса дисков через узкую за-
интерфейса и выхода звукового сигнала. Большинство при-
рядную щель в передней панели.
водов использует одну плату электроники, однако в некото-
На передней панели привода обычно расположены кноп-
рых моделях отдельные схемы выносятся на вспомогатель-
ка Eject для загрузки/выгрузки диска, индикатор обращения
ные небольшие платы.
к приводу и гнездо для подключения наушников с электрон-
Шпиндельный двигатель служит для приведения диска
ным или механическим регулятором громкости. В ряде моде-
во вращение с постоянной или переменной линейной скорос-
лей добавлена кнопка Play/Next для запуска проигрывания
тью. Обычно диск вращается с постоянной линейной скорос-
звуковых дисков и перехода между звуковыми дорожками;
тью, что означает, что скорость прохождения диска под голов-
кнопка Eject при этом обычно используется для остановки
кой должна быть постоянной. Для этого шпиндель меняет ча-
проигрывания без выбрасывания диска. На некоторых моде-
стоту вращения в зависимости от радиуса дорожки, с которой
лях с механическим регулятором громкости, выполненным в
в данный момент считывает информацию оптическая головка.
виде ручки, проигрывание и переход осуществляются при на-
При перемещении головки от внешнего радиуса диска к внут-
жатии на торец регулятора.
реннему диск должен быстро увеличить скорость вращения
Большинство приводов также имеет на передней панели
примерно вдвое, поэтому от шпиндельного двигателя требу-
небольшое отверстие, предназначенное для аварийного извле-
ется хорошая динамическая характеристика. Двигатель исполь-
чения диска в тех случаях, когда обычным способом это сде-
зуется как для разгона, так и для торможения диска.
лать невозможно (например, при выходе из строя привода лот-
На оси шпиндельного двигателя закреплена подставка, к
ка или всего CD-ROM, при выключенном питании и т. п.). В
которой после загрузки прижимается диск. Поверхность под-
отверстие нужно вставить шпильку или распрямленную скреп-
ставки обычно покрыта резиной или мягким пластиком для
ку и аккуратно нажать — при этом снимается блокировка лотка
устранения проскальзывания диска. Прижим диска к подстав-
или дискового футляра, и его можно выдвинуть вручную.
ке осуществляется при помощи шайбы, расположенной с дру-
В качестве стандартной скорости вращения для CD-ROM
гой стороны диска; подставка и шайба содержат постоянные
принята скорость вращения аудиодисков в обычных плее-
магниты, сила притяжения которых прижимает шайбу через
рах. При такой скорости вращения диска поток данных с
диск к подставке. В некоторых конструкциях для этого ис-
CD-ROM-диска (для формата ISO9660 с сектором 2048 байт)
пользуются спиральные или плоские пружины.
составляет 150 КБ/с. Приводы, обеспечивающие больший по-
Система оптгческой головки состоит из самой голов-
ток, соответственно называются Х-скороетными, Например,
ки и системы ее перемещения. В головке размещены лазер-
привод, обеспечивающий Чтение CD-ROM с потоком данных
ный излучатель на основе инфракрасного лазерного свето-
в G00 КБ/с, называется 4-скоростным (так как 600 к/150 к - 4).
диода, система фокусировки, фотоприемник и предваритель-
Достигается ли это за счет увеличения скорости вращения
ный усилитель. Система фокусировки представляет собой
диска или каким-то другим путем (например, использова-
подвижную линзу, приводимую в движение электромагнит-
нием двухлучевой оптоголовки) — как для маркировки, так
ной системой voice coil (звуковая катушка), сделанной по
и для пользователя, абсолютно неважно.
аналогии с подвижной системой громкоговорителя. Изме-
Так как физические параметры диска (неравномерность
нение напряженности магнитного поля вызывает переме-
толщины, геометрический эксцентриситет и т. д.) были стан-
щение линзы н перефокусировку лазерного луча. Благода-
дартизированы исходя из допустимых вибраций на
ря малой'инерционности такая система эффективно отсле-
стандартной (1х) скорости вращения, с ростом скоростей воз-
живает вертикальные биения диска даже при значительных
никают значительные вибрации диска, ухудшающие надеж-

<< Пред. стр.

страница 65
(всего 138)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign