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:

  1. Трековая плотность: Она показывает, как много треков может поместиться на каждый 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.
  2. 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:

  1. увеличение линейной плотности записи, увеличивая при этом количество информации хранимой на треке;
  2. 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. 04 18 1

На приведенном рисунке можно увидеть смысл различных плотностей. Для начала, разделим диск на левую и правую половину, затем на верхнюю и правую половину. На приведенном рисунке левая половина показывает меньшую трековую плотность, а правая половина — большую трековую плотность. Верхняя половина показывает меньшую линейную плотность записи, а нижняя половина показывает большую линейную плотность записи. Если все это объединить, то получится картина, как показано на рисунке.

Статьи

© ООО «Спас-Инфо», 2000-2006

Rambler's Top100