Upp

 

 Upp

Sekundärminnen

Hårddisken är det primära sekundärminnet men även CD-Rom, DVD-skivor, band och inte att förglömma till och med disketter räknas som sekundärminne.

Alla program och spel som man installerar, installeras på hårddisken, men även musik, bilder och film kan man lagra på hårddisken för att snabbare åtkomst.

Hårddiskens lagringsyta är gjort av en aluminiumskiva belagd med ett magnetisktskikt.
Hårdiskens skivor snurrar med väldigt hög hastighet, äldre diskar snurrade med 4500 rpm och nu är det vanligaste 7200 rpm men dom snabbaste diskarna ligger på 10000 rpm med IDE anslutning (för hemma datorer) och 15000 rpm för SCSI (sitter vanligtvis i servrar)
Ju högre hastighet desto högre överföringshastighet men även varmare hårddisk och mer störande.

Den axel som driver hårddisken kallas på engelska spindle. Informationen på hårddisken skrivs eller läses av en läsarm på vilken det sitter ett läshuvud. På hårddisken finns även kontakter för spänningsanslutning, och en kontakt för att koppla ihop hårddisken med moderkortet.

Antalet skivor i en hårddisk varierar med dess storlek. Vanliga antal är 1 - 5 men det kan förekomma ända upp till 12 stycken i mycket stora hårddiskar. Skivorna är dubbelsidiga dvs. man använder båda sidor för datalagring. Varje sida har sitt läshuvud.

Det magnetiska materialet var tidigare metalloxid. Detta hade några nackdelar varav en var att ytan blev relativt grovkornig, en annan att lagringsdensiteten var ganska låg. Fördelen var att de var billiga. Idag används tunnfilm som kan lagra data tätare och har en mycket slätare yta. Materialet är dessutom hårdare och håller av den anledningen bättre.

För att inte lagringsytan ska slitas och påverkas ”flyter” läshuvudet på luftkudde ovanför själva skivan. Avståndet mellan skiva och läshuvud är mycket litet i moderna hårddiskar, någon tusendels millimeter. En jämförelse som man brukar göra är med hårstrået som är några tusen gånger tjockare.

Ferrit- och tunnfilmshuvuden skapar nollor och ettor dvs. lagrar information genom att det skickas en ström genom en spole i läs/skrivhuvudet. Pa motsvarande så sätt läses informationen genom att magnetfältet i skivan skapar en ström i läshuvudets spole.

Ett magnetresistivt, MR, huvud utnyttjar en egenskap som finns i vissa speciella material. Materialet ändrar resistans när de befinner sig i ett magnetfält. När läshuvudet passerar over skivan ändras resistansen i läshuvudet. Beroende på resistansändring kan man avläsa om det är en nolla eller etta.

Denna teknik tillåter högre lagringstäthet och rotationshastighet hos skivan än tidigare tekniker. Tekniken är endast användbar vid läsning. Vid skrivning används ett tunnfilmshuvud optimerat för att skriva så tätt och snabbt som möjligt. Ett hårddiskhuvud består således av två huvuden ett för skrivning och ett för läsning.

Magnetresistiva läshuvuden används för hårddiskstorlekar mellan 1 och 30 GB.

Vill man använda hårddiskar med större lagringstäthet än vad ett MR huvud tillåter används huvuden som bygger på s k Giant MagnetoResistive-teknik, GMR. Tekniken motsvarar MR men huvudet sätts samman av olika magnetiska material i tunna skivor. Detta ger en mycket stor resistans ändring i magnetfält.

Hårddiskens funktion

Hårddiskens skivor är organiserade i ett antal spar, koncentriska cirklar, och dessa är i sin tur indelade i sektorer. En sektor är den minsta enhet som kan läsas eller skrivas till och är 512 bytes stor.

En modern hårddisk innehåller tiotusentals spår.
Hårddisken består av en eller flera skivor.
Motsvarande spår i de olika skivorna bildar cylindrar.
Läshuvudena rör sig samtidigt så att varje läshuvud är på samma spår samtidigt på respektive skiva.
Av det skälet talar man om cylindernummer i stället för spårnummer.

Från början användes lika många sektorer på varje spår. Detta innebar att lagringstätheten var större närmast mitten. Skivan utnyttjades dåligt längre ut. Nu används en teknik kallade Zoned Bit Recording, ZBR, som innebär att man delar in skivan i zoner radiellt. I varje zon har man ett bestämt antal sektorer. Fler sektorer ju längre ut man kommer film skivans centrum. På detta sätt utnyttjas skivan bättre. Som en följd av ZR blir överföringshastigheten högre ju längre ut från mitten man kommer. Läsarmens förflyttning är långsam relativt skivans rotationshastighet. I den yttre delen av skivan kan man läsa flera sektorer på en förflyttning än i mitten.

Hur data läses och skrives

När en sektor ska läsas eller skrivas är det datorns BIOS som räknar ut var sektorn finns. BIOS måste ha information om cylinder, läshuvud och sektor.

BIOS är begränsat till 1024 cylindrar, 16 huvuden och 63 sektorer vilket motsvarar 504 MB lagringsutrymme. 504 MB var därför länge en övre gräns för hårddiskstorlekar.

I ett utökat BIOS där det sker en transformering mellan den standard som IDE/ATA-standarden ger och BIOS utökade standard kallad BIOS Int 13h kan 8,4 GB stora diskar användas. De största värdena för antalet cylindrar är 16 383, 16 huvuden och 63 sektorer.

För att komma ifrån BIOS-begränsningar har man infört en annorlunda teknik att adressera en sektor som kallas Logical Block Adressing, LBA.
Sådana stora diskar måste accessas direkt av operativsystemet för
att det ska se hela disken annars begränsas den till 8,4 GB.

Kluster

Den minsta adresserbara enheten på en hårddisk är en sektor vilken är 512 bytes stor. Fil systemet FAT som svarar för ordningen av filer på hårddisken samlar flera sektorer till ett block eller kluster.

Klustret är den minsta del som filsystemet läser eller skriver och består av en eller flera sektorer.

En diskett har klusterstorleken = 1 sektor. Lägg märke till att en fil som är ett tecken stor lagras i ett kluster. I FAT gäller att klusterstorleken beror av hårddiskens storlek. Hårddiskar större an 2 GB har klusterstorleken 64 KB!

1 KB = 1024 bytes
1 MB = 1048576 bytes.

Ytterligare en begränsning av hårddiskens storlek är det som filsystemet ger. Filsystemet FAT kan adressera maximalt 2GB-diskar medan VFAT klarar 4 GB-diskar. FAT32 som används av Windows 98 och Windows ME klarar 4 TB stora diskar. NTFS klarar 16 EB-diskar.

1 TB= 1*1012B
1 EB= 1*1016B

Hårddiskgränssnitt

Gränssnitt = Interface

Med hårddiskgränssnitt menas hur hårddisken är kopplad till persondatorn. Det finns två sätt som används, det ena kallas IDE/ATA del andra SCSI. inom varje sätt finns del olika varianter.

IDE/ATA

De flesta hårddiskar använder IDE/ATA-gränssnittet. Det är billigare och enklare att installera.
SCSI-gränssnittet ger högre överföringshastighet och används därför i servrar och där överföringshastigheten är av stor betydelse.

IDE/ATA-gränssnittet kallas även ATA, EIDE, Ultra ATA etc.
IDE, Integrated Disc Electronics, har kontrollenheten integrerad med själva hårddisken.

EIDE, Enhanced IDE, är ett modernare IDE-gränssnitt som har högre överföringshastighet 4 - 16,6 Mbit/s och stödjer hårddiskar på upp till 8 GB.

EIDE kallas även Fast ATA eller Fast IDE.
EIDE finns i flera olika varianter varav EIDE -4 stödjer 16,6 Mbit/s överföringshastighet.

ATA-3 eller Ultra ATA är den senaste versionen av EIDE och klarar 33 Mbit/s. ATA/66 klarar 66 Mbit/s. ATA/ 100 har en överföringshastighet på 100 Mbit/s medan Ultra ATA/133 är det nu snabbaste IDE/ATA-gränsnittet.

IDE-gränssnittet består av en 40-pinnars kontakt och en kabel med tre kontakter. Den ena ansluts till moderkortets ena IDE kontakt och de andra till två hårddiskar. Den ena anges då som Master och den andra som Slave med byglar på hårddiskarna. Begreppet Master/Slave har inget med dominans eller liknande att göra. Disken som angetts som Master får den lägsta enhetsbeteckningen. Moderkortet har två IDE-kontakter varför man kan ansluta fyra diskar via detta gränssnitt.

 

DMA

DMA, Direct Memory Access, är ett protokoll för att överföra data via datorns buss direkt från hårddisken till primärminnet utan att belasta processorn.

ATA-2 stödjer DMA, överföringen sker med 16,6 MB/s. Ultra DMA är en förbättring av DMA och klarar 33 MB/s.
Observera att DMA och Ultra DMA är protokoll för dataöverföring, de är inga portar eller bussar.

ATAPI

Ett annat begrepp som nämns i samband med IDE/ATA-gränssnittet är ATAPI, ATA Packet Interface. Det är till för att extra enheter som CD-ROM och bandstationer ska kunna anslutas till IDE/ATA-gränssnittet.

SCSI

SCSI är en förkortning för Small Computer System Interface och uttalas “scuzzy”. SCSI är ett parallellt gränssnitt som används förutom till PC även till många UNIX-datorer och MAC:ar. SCSI är en buss som ansluts till datorns systembuss via SCSI-kontrollerkortet.

Till en SCSI-buss kan många olika enheter anslutas som hårddiskar, CD-ROM-enheter, skanners och bandstationer.
SCSI-bussen är överlägsen serie- och parallellportarna vad gäller överföringshastighet och flexibilitet. De snabbaste SCSI-varianterna har en överföringshastighet på 160 MB/s.

För att kontrollera SCSI-bussen och de enheter som ansluts till denna krävs ett speciellt styrkort, ett SCSI-kontrollerkort. På vissa moderkort finns SCSI-kontrollern integrerad men vanligast är att det saknas.

SCSI förekommer i olika versioner. Det har ständigt utvecklats. En stor fördel är att SCSI gränssnittet är bakåtkompatibelt. Ansluter man en äldre hårddisk till en senare SCSI-variant fungerar det fortfarande men med den hastighet som hårddisken är avsedd för.

Det första SCSI-gränssnittet, SCSI-1, använde en 8-bitars buss som överförde 4 MB/s. SCSI-2 är samma sak som SCSI-1 men använder en 50-pinnars kontakt i stället för SCSI-1 :s 25. Den klarar 8 enheter inklusive kontrollerkortet på sin 8-bitars buss. Kontrollerkortet måste ha ett eget id.

Wide SCSI har en 16-bitars buss och klarar totalt 16 enheter med 10 MB/s överföringshastighet. Fast SCSI har 8 bitars buss med 10 MB/s överföringshastighet.

Fast Wide SCSI har 20 MB/s i överföring över en 16 bitars buss. Ultra SCSI har samma överföringshastighet 20 MB/s men med en 8-bitars buss.

SCSI-3 kallas även Ultra Wide SCSI har 16-bitars buss och 40MB/s buss. Det finns även en Ultra2 SCSI där överföring är 40 MB/S men bussen är 8 bitar.

Det finns ännu fler varianter och antalet växer. Det finns en variant kallad Wide Ultra2 SCSI med 16 bitars buss och 80 MB/s i överföringshastighet och till slut så långt Ultra3 SCSI med 16 bitars buss och med otroliga 160 MB/s överföringshastighet. Denna kallas även Ultra 160/m.

Som synes är antalet varianter mycket stort. Busstorleken varierar mellan 8 eller 16 bitar vilket innebär att 8 eller 16 yttre enheter kan anslutas.

 

 

 

Copyright © 2007 Jokkmokk.net

Web Stats