Realtime #02 29 февраля 1996

Железо

   Здравствуйте, уважаемые читатели журна-
 ла  'RЕАLТIМЕ'! В разделе 'ЖЕЛЕЗО'сегодня
 вы сможете узнать много полезной информа-
 ции  о  винчестерах: что это такое, зачем
 оно  нужно  и  как выглядит изнутри. Речь
 пойдет  в основном о внутренних винчесте-
 рах,  но вы также сможете узнать и о дру-
 гих  существующих  видах. Кто из нас хоть
 раз не слышал это заветное слово и не за-
 видовал    пользователям   более   мощных
 компьютеров.  Конечно же семейсто компью-
 теров  ZX-SРЕСТRUМ далеко шагнуло в нашей
 стране за последние 3-4 года и сейчас уже
 не  редкость наличие в компьютере накопи-
 теля на гибких магнитных дисках. Но время
 и прогресс остановить нельзя. Уже сейчас,
 хотя и у не многих, к ZX-SРЕСТRUМ подклю-
 чена  замечательная  вещь  - винчестер. И
 это не роскошь или какой-нибудь абсолютно
 не  нужный наворот, а вещь очень полезная
 и  необходимая.  Помимо того, что на вин-
 честер  можно записать очень много инфор-
 мации  и скорость работы этого устройства
 во  много раз превосходит скорость работы
 с  гибкими дисками, без винчестера невоз-
 можна    работа   в   полнофункциональных
 компьютерных  сетях. Так что над вопросом
 наличия в нашем комьютере винчестера нуж-
 но задуматься. А теперь немножко истории.
                                          
   Первые ЭВМ, как и породившие их табуля-
 торы,  использовали для хранения информа-
 ции  перфоленты и перфокарты. Собственно,
 в этом нет ничего удивительного - магнит-
 ная   технология  пришла  в  эту  область
 только  в  60-е  годы нашего века. Первое
 время чаще всего использовались накопите-
 ли на магнитной ленте и магнитных бараба-
 нах.  Затем  появились  первые  магнитные
 диски  ,  которые  и  стали прародителями
 современных  винчестеров и гибких дисков.
 Многие  детали  конструкции  роднили их с
 сегодняшними    НЖМД   (накопителями   на
 жестких магнитных дисков - винчестерами),
 так как диски действительно были "жестки-
 ми"  и  собирались в пакет, однако, как и
 современные  флоппи  (гибкие  диски), они
 абсолютно не были защищены от пыли и дру-
 гих  воздействий  атмосферы.  Тогда диски
 занимали  промежуточное  положение  между
 лентами  и  барабанами по многим парамет-
 рам: емкости, скорости доступа, стоимости
 хранения  единицы  информации.  Настоящая
 революция произошла в 1973 году. Разраба-
 тывая ЭВМ 3340, специалисты фирмы IВМ за-
 думались над вопросом: 'А нельзя ли защи-
 тить  диски  от  пыли? Ведь в этом случае
 можно  будет,  не  рискуя потерять данные
 из-за сбоев, увеличить плотность записи и
 скорость вращения дисков, тем самым повы-
 сив емкость и быстродействие системы хра-
 нения информации!'. В результате появился
 герметичный  пакет  из  двух дисков по 30
 Мбайт каждый - достичь такой емкости дис-
 ка не увеличивая его размеров и используя
 старую  технологию было невозможно. Цифры
 30/30  напомнили пользователям калибр по-
 пулярной   в  США  двустволки  "Винчестер
 30/30",  отсюда и пошло название техноло-
 гии.  Новые накопители по всем параметрам
 превосходили магнитные барабаны, а лентам
 уступали  только по стоимости единицы ин-
 формации.  В  результате  через некоторое
 время    винчестеры    стали    основными
 устройствами  внешней  памяти  (магнитные
 ленты  продолжают  использоваться  только
 для  длительного  хранения большого коли-
 чества информации). Через некоторое время
 технический  прогресс и падение стоимости
 НЖМД позволили отказаться от заменяемости
 дисков  и с тех пор устройство винчестера
 не менялось: несколько дисков, насаженных
 на  одну ось, электромотор и головки чте-
 ния/записи,   заключенные  в  герметичный
 корпус.  Все  сказанное  выше относится к
 "настоящим  компьютерам" - мини-ЭВМ, уни-
 версальным  суперЭВМ. Что же касается бы-
 товых  и персональных компьютеров, то из-
 начально  многие  из них поставлялись без
 накопителей  на  гибких магнитных дисках,
 не говоря уже о винчестерах. Причина это-
 го была проста: ПК рассматривались просто
 как игрушка. Накопители на магнитных дис-
 ках стоили дорого, а большой необходимос-
 ти  в  них не было - зачем тогдашнему до-
 машнему  пользователю  скорость и емкость
 винчестера?  В  IВМ РС тоже была заложена
 возможность  работать  с бытовым касетным
 магнитофоном,  винчестер  же не поддержи-
 вался   ни   первыми  версиями  ВIОS,  ни
 МS-DОS.  Однако подобная тактика не нашла
 особой  поддержки  у  пользователей и уже
 IВМ  РС  XТ  стал  сходить с конвейера со
 встроенным  винчестером.  Произошло это в
 1983  году и для того времени явилось ог-
 ромным шагом вперед, хотя параметры этого
 устройства  ныне  способны  вызвать  лишь
 слезы  умиления:  полезный объем 10 Мбайт
 (ныне имеются винчестеры с полезным объе-
 мом более 1 Гбайта), среднее время досту-
 па  100 мс (значение этого параметра сей-
 час  не превышает 15 мс, да и то в доста-
 точно старых моделях - для новых он ближе
 к  5 мс), реальная скорость передачи дан-
 ных  порядка  85  Кбайт/с (на сегодняшний
 день эта скорость значительно возрасла) и
 все  это в корпусе, занимающем пятидюймо-
 вый  отсек  полной  высоты. А стандартной
 принадлежностью  ПК винчестер стал где-то
 к 1986 году, когда работа только с гибки-
 ми  дисками стала практически невозможной
 и широким потоком пошли новые портативные
 компьютеры,  снабженные  жесткими дисками
 (до  этого  их  наличие  было принесено в
 жертву компактности).                    
                                          
   Интересная  и  поучительная  история. И
 более  мощные  на сегодняшний день машины
 были  когда-то  оснащены  магнитофонами и
 пыльными  дискетами.  В  настояшее  время
 развитие ZX-SРЕСТRUМА невозможно без пов-
 семестного  использования винчестеров. Но
 надо понимать, что ZX-SРЕСТRUМ может пока
 и обойтись без винчестеров с полезным об-
 ъемом 1 Гбайт и более, этого пока не нуж-
 но.  В настоящее время обычному пользова-
 телю  вполне хватит того, что он увеличит
 скорость  работы  с данными, обеспечит их
 более  надежную сохранность и доступность
 без долгих поисков по полкам, возможность
 работы  в ZX-сети, а так как в данный мо-
 мент  данные  на  'синклере'  исчисляются
 Кбайтами,  то  и не стоит на данном этапе
 обзаводится винчестером, емкость которого
 расчитана  на  пять  'WINDОWS  95',  семь
 'NОRТОN СОММАNDЕR'ов, кучу 'DООМ'ов и та-
 кую  же кучу 'WING СОММАNDЕR'ов . Ну хва-
 тит  истории!  Перейдем  к описанию 'вин-
 тов'.                                    
                                          
 Журнал СОМРUNIТY-4(8) 1996:              
 ___________________________              


                                          
                                          
             КАК ОНИ УСТРОЕНЫ             
                                          
   Современный  винчестер представляет со-
 бой  герметичную  прямоугольную  железную
 коробку  (именно  по этому на жаргоне его
 часто  называют "консервной банкой"). Для
 связи с "внешним миром" есть два разъема:
 к одному из них подключается интерфейсный
 кабель (именно по нему происходит переда-
 ча  информации), а к другому подключается
 кабель питания. Внутри находится один или
 два  электромотора - первый вращает ось с
 жестко закрепленными на ней металлически-
 ми дисками, а другой (если есть) передви-
 гает  головки  чтения/записи. Каждый диск
 можно считать разбитым на концентрические
 дорожки  и сектора (на самом деле магнит-
 ный слой непрерывен и такое разбиение су-
 ществует  только на логическом уровне). В
 отличие  от  дисководов для гибких дисков
 мотор винчестера включен постоянно (кроме
 моментов остановки винчестера в так назы-
 ваемых  "зеленых"  компьютерах). Совокуп-
 ность  дорожек,  расположенных  на разных
 дисках на равном расстоянии от оси враще-
 ния называется цилиндром. Как правило для
 хранения  информации  не используются до-
 рожки,  расположенные на самом краю диска
 и очень близко к центру. При изготовлении
 диска в этих областях могут появиться фи-
 зические   дефекты.  Внутренние  цилиндры
 часто  применяются для "парковки" головок
 при  выключенном  питании  - только в это
 время они касаются поверхности диска. При
 работе,  благодаря потоку воздуха от вра-
 щения  пакета  дисков,  головка парит над
 его  поверхностью на расстоянии, исчиляе-
 мом  микронами.  В отличие от флоппи, где
 головка  всегда прижата к носителю, опус-
 кание головок на рабочую поверхность спо-
 собно  испортить диск. Также часто не ис-
 пользуется  верхняя часть самого верхнего
 диска в пакете и нижняя часть самого ниж-
 него  -  это  делается  для  того  ,чтобы
 уменьшить  вертикальные размеры накопите-
 ля.  За двадцать с лишним лет существова-
 ния   изменилось   магнитное  покрытие  -
 раньше  это был слой оксида железа, нане-
 сенный на основу в виде ферролака (как на
 магнитной ленте и флоппи дисках), ныне же
 его  заменил тончайший слой кобальта, на-
 пыляемый  на  диск.  Xотя  последнее нес-
 колько дороже, однако напыляемый слой го-
 раздо  тоньше и однороднее, что позволяет
 уменьшить зазор между головкой и диском и
 увеличить  плотность  записи,  вследствие
 чего можно значительно улучшить параметры
 накопителя.  Скорость  вращения  дисков у
 современных  винчестеров  соствляет  4500
 об./мин, но некоторые модели обладают бо-
 лее высокой скоростью. А в старых винчес-
 терах она была равна 3600 об./мин. На се-
 годняшний  день имеется два способа пози-
 ционирования  головок.  В  первых моделях
 винчестеров использовался шаговый привод,
 такой же, как и во флоппи-дисководах: го-
 ловки передвигались по радиусу диска сог-
 ласно  импульсам,  получаемым двигателем.
 Каждый импульс вызывал передвижение с те-
 кущего  цилиндра на соседний. Позднее для
 уменьшения  времени перемемещения головки
 стали  переводить  сразу  на нужное число
 дорожек. Ныне накопители с шагавым двига-
 телем  еще существуют и достаточно широко
 распространены,  однако  все новые модели
 снабжены линейным электромагнитным приво-
 дом,  более выгодным в плане времени дос-
 тупа.  В  таких  накопителях блок головок
 перемещается   электромагнитом   примерно
 так, как головка звукоснимателя в патефо-
 не. Для того чтобы блок попадал именно на
 цилиндр  (в данном случае его легко можно
 передвинуть в любое место) применяют спе-
 циальные  сервосигналы,  записываемые  на
 диск  при  его  изготавлении. В некоторых
 моделях  используется  "выделенная запись
 сервосигналов"  -  одна из поверхностей и
 одна из головок в блоке работает только с
 сервоимпульсами,  записанными на такие же
 дорожки, как и данные. Широко использует-
 ся  также  "встроенная запись сервосигна-
 лов": на каждой дорожке одной поверхности
 каждого  диска выделяется область, содер-
 жащая сервоинформацию. Первый способ поз-
 воляет достичь большей скорости позитиро-
 вания,  зато второй надежнее. У линейного
 привода  существует еще одно преимущество
 по  сравнению  с шаговым - при выключении
 питания головки отправляются в отведенную
 для них область автоматически. Для дости-
 жения подобного эффекта в моделях с шаго-
 вым  двигателем  приходится  использовать
 специальные утилиты. Каким образом инфор-
 мация  записывается  на  диск физически -
 как   правило,  тайна  изготовителя:  су-
 ществует  достаточно много методов. Стан-
 дартным ныне считается АRLL-кодирование. 
                                          
                                          
         КАКИМИ БЫВАЮТ ВИНЧЕСТЕРЫ         
                                          
   Винчестеры бывают внутренними, внешними
 и  шинными.  Внутренние  винчестеры стоят
 сейчас  в каждом РС - совместимом компью-
 тере.  А  внешние и шинные винчестеры ис-
 пользуются  реже.  Шинные  винчестеры ис-
 пользуют в основном в портативных компью-
 терах  и  цена  их  слишком велика, чтобы
 иметь  их у себя дома. Внешние винчестеры
 делятся    на    SСSI-устройства   (Smаll
 Соmputеr Systеms Intеrfаcе) и устройства,
 подключаемые к параллельному порту. Внеш-
 ние винчестеры класса SСSI ничем не отли-
 чаются  от  своих "внутренних" собратьев,
 разве что стоят дороже из-за необходимос-
 ти  иметь  собственный  корпус и источник
 питания.                                 
                                          
                                          
             ВИДЫ ИНТЕРФЕЙСОВ             
                                          
   Сегодня   в  "винчестерном  мире"  гос-
 подствуют  три  интерфейса:  IDЕ,  SСSI и
 IРI.  О таких интерфейсах, как SТ406/512,
 ЕSDI  и SМD можно забыть, как о не выдер-
 жавших    конкуренции   с   победителями.
 Устройства  с интерфейсом IРI применяются
 в  мощных  универсальных машинах, миниЭВМ
 (странно,  но так называются самые мощные
 машины,  так  что не надо думать что речь
 идет об "Микрошах") и старших моделях ра-
 бочих  станций ввиду их дороговизны. Ниша
 IDЕ  и  его  модификаций,  ЕIDЕ  - персо-
 нальные компьютеры, а в последнее время и
 младшие модели рабочих станций. Что каса-
 ется  SСSI, то его различные варианты по-
 истине  вездесущи - они встречаются как в
 дешевых,  так и в дорогих моделях компью-
 теров.   Какой  же  интерфейс  предпочти-
 тельнее  ? Смотря для чего. Для домашнего
   Сегодня   в  "винчестерном  мире"  гос-
 подствуют  три  интерфейса:  IDЕ,  SСSI и
 IРI.  О таких интерфейсах, как SТ406/512,
 ЕSDI  и SМD можно забыть, как о не выдер-
 жавших    конкуренции   с   победителями.
 Устройства  с интерфейсом IРI применяются
 в  мощных  универсальных машинах, миниЭВМ
 (странно,  но так называются самые мощные
 машины,  так  что не надо думать что речь
 идет об "Микрошах") и старших моделях ра-
 бочих  станций ввиду их дороговизны. Ниша
 IDЕ  и  его  модификаций,  ЕIDЕ  - персо-
 нальные компьютеры, а в последнее время и
 младшие модели рабочих станций. Что каса-
 ется  SСSI, то его различные варианты по-
 истине  вездесущи - они встречаются как в
 дешевых,  так и в дорогих моделях компью-
 теров.   Какой  же  интерфейс  предпочти-
 тельнее  ? Смотря для чего. Для домашнего
 компьютера  достаточным  будет  ЕDIЕ - он
 полностью  совместим  со старыми IDЕ-вин-
 честерами.  Интерфейсы  SСSI  применяются
 при  большом количестве внешних устройств
 (до 15), он стоит дороже чем ЕIDЕ, и IDЕ.
                                          
 RТ:  Ну  это  все  касается  IВМ,  а  для
 ZX-SРЕСТRUМ'а наиболее приемлемым являет-
 ся  IDЕ, так как этот вид интерфейсов вы-
 шел из употребления на IВМ и его отличает
 малая  цена.  Над  проблемой  подключения
 винчестеров  к  SРЕССY  сейчас работают в
 основном  три фирмы: SLОТ Со., SСОRРIОN и
 NЕМО. И как нам известно они уже добились
 определенных  результатов.  Так что ждать
 осталось совсем немного.                 
                                          
   Ну  и  теперь  немного  о самой большой
 проблеме владельцев винчестеров - о виру-
 сах.   Это  опасная  вещь.  Она  сравнима
 только  с  головною  болью.  Вирусы можно
 найти и уничтожить с помощью антивирусных
 программ, но как правило эти антивирусные
 программы  пишутся  обычно  после свежего
 воспоминания о бесследно исчезнувших бес-
 ценных данных и поэтому вирусы все же бу-
 дут  делать  свое дело. Ну а что касается
 иных проблем - пишите нам и мы обсудим их
 на  страницах  нашего журнала. Спасибо за
 внимание.                                
               До свидания!