2.1. Физические принципы

Жесткий диск служит хранилищем данных в те интервалы времени, когда компьютер не обрабатывает их. Главное назначение жесткого диска — хранить информацию и выдавать ее по запросу. Жесткие диски действуют аналогично ленточным магнитофонам: для хранения информации применяется местная намагниченность в тонком слое магнитного материала, находящегося на некотором носителе (называемом подложкой). Различие между этими двумя способами состоит в том, что в магнитофоне носителем служит длинная пластиковая лента, намотанная на катушки, а в дисковых накопителях применяются металлические диски. Гораздо важнее, однако, что на ленте информация хранится в аналоговой форме, т.е. магнитные сигналы прямо имитируют хранимую звуковую информацию. Жесткие диски являются цифровыми устройствами — в них магнитные сигналы хранят числа, представляющие информацию, подлежащую хранению Магнитный носитель в обоих случаях может поддерживать только два уровня намагниченности: только в одном направлении или только в другом направлении. Другими словами, носитель в каждой точке намагничен до насыщения. При записи аналоговой информации добавляется аналоговый сигнал для смещения сигнала генератора и записывается этот составной сигнал. Результирующая намагниченность колеблется между двумя уровнями насыщения, причем коэффициент заполнения отражает хранимый аналоговый сигнал. Для считывания такого сигнала головка считывания усредняет сигналы смещения и восстанавливает исходный аналоговый сигнал.

Хранение цифровых данных осуществляется совсем по-другому. Далее показано, что цифровые данные представлены блоками чисел, которые кодируются и хранятся в виде переходов намагниченности в четко определенных местах на поверхности диска. Головка считывания воспринимает каждое из этих изменений, а схемы декодирования преобразуют изменения в копии исходных чисел. Последнее отличие состоит в том, что при аналоговой записи на ленту допускаются небольшие дефекты, например помехи или небольшие пропуски информации. С другой стороны, подсистема жесткого диска в компьютере должна хранить цифровые данные абсолютно точно Ошибка всего в одном бите из нескольких миллионов битов может существенно повлиять на работу компьютера. Конечно, реальные жесткие диски несовершенны, поэтому в них бывают ошибки. Для минимизации влияния таких ошибок в накопители встраиваются специальные схемы, которые скрывают дефекты и исправляют ошибки. В результате накопитель выглядит намного надежнее, чем он есть на самом деле. Для понимания работы жестких дисков и причин их гибели вначале необходимо разобраться в магнитной записи цифровых данных. Вы узнаете также о том, какие меры фирмы-производители предпринимают для того, чтобы их изделия удовлетворяли потребителей. Однако из главы 11 вы узнаете, что эти приемы помогают не всегда и что жесткие диски все-таки погибают.