Seminarski rad - Pisanje i čitanje podataka (HDD)

7/23/2019 Seminarski rad - Pisanje i itanje podataka (HDD)

1/12

Univerzitet u ZeniciFilozofski fakultet

Odsjek: Matematika i informatikaOsnovi raunarskih sistema

SEMINARSKI RAD

Princip rada HDD sa stajalita zapisivanja i itanja podataka

!tudenti: Profesor:"# $ed%mija Odo&ai' ( )*O+ ,$D-./ Prof#dr# ,M- ,

P*-Z,M- P*0# 1# 2#

03"4503"6#


2/12


SADRAJ

1. UVOD##############################################################################################################1

2. PRINCIP RADA HDD######################################################################################2

3. PRINCIP RADA HDD PRILIKOM ZAPISIVANJA PODATAKA#########################4

4. PRINCIP RADA HDD PRILIKOM ITANJA PODATAKA#################################7

4.1. MAGNETNO-OTPORNI ITAI##################################################################8

5. ZAKLJUAK###################################################################################################""

6. LITERATURA################################################################################################# "0

1.UVOD

0


3/12


Tvrdi disk(engl.Hard Disk, prevodi se i kao kruti disk ili vrsti disk) sekundarna jejedinica za pohranu podataka u raunarima. Tvrdi diskovi su se pojavili natehnolokoj sceni 195. godine, kao izum amerike tvrtke !"#, i nakon svog izlaskana tr$ite postala je dominantna tehnologija za sekundarno spremanje podataka utipinim raunarskim sistemima tokom 19%&tih. 'anas (%15.) tvrdi diskovi se koriste

u raunarskim sistemima, a nedavne inovacije u tehnologijama kao solidni diskovikoji koriste tehnologije lash memorija i *+*' tehnologije, polako postiskujumagnetske diskove s pojedinih sistema, ali trenutno (%15.) tvrdi diskovi zogneprekidnog razvoja novih tehnolokih rijeenja jo su najprivlaniji to se tieodnosa osoina- rzine pristupa, nosivosti i cijene.

Slika 1. Razne generacije tvrdih diskova

2.PRINCIP RADA HDD

1


4/12


Magnetski disksvoje djelovanje temelji na izikim osnovama magnetskog polja i

svojstvima eromagnetskih materijala. ri upisu podataka na njega koriste se

svojstva takozvanih tvrdih eromagnetskih tvari da nakon to su magnetizirane

vanjskim poljem, ostanu magnetizirane i nakon to se vanjsko magnetsko polje

ukloni.

Tvrdi disk se sastoji od nekoliko ploa oino od nemagnetskih materijala, naje/e

legure aluminija ili stakla. Te ploe su premazane sa tankim slojem eromagnetskog

materijala deljine 1% do % nm (za usporedu, deljina oinog kopirnog papira je

izme0u %,% mm i %,12 mm & %.%%%&12%.%%% nm). *a taj magnetski materijal se

oino jo stavi premaz ugljika kao zatitni sloj. 3a magnetski materijal se danas

oino iraju legure koalta, dok su ranije ili koriteni oksidi $e eza,9 kroma, ili

slino.

'isk se okre/e oko svojeg sredita rzinom od 4%%% okrmin do 1%.%%% okrmin, dok

se tik iznad njega nalazi glava za itanje i pisanje (engl. read-and-write head),

privr/ena na ruku koja mo$e glavu premjestiti li$e ili dalje sreditu diska. *a

dananjim, modernim diskovima, udaljenost te glave od povrine ploe se mjeri

u nanometrima.

Slika 2. Unutranjost tvrdog diska nakon uklanjanja !agnetskih "lo#a. $ijevo gore je

"ogon !agnetske glave za #itanje i "isanje. U sredini desno se !ogu vidjeti navoji

statora elektro!otora koji okre%e !agnetske "lo#e.

2


5/12


3.PRINCIP RADA HDD PRILIKOM ZAPISIVANJAPODATAKA

6ao to je to ve/ nerojeno puta reeno, glavna prednost inarnog zapisivanja

inormacije je u tome to je dovoljno imati samo dva karakteristina stanja medija na

koji se inormacija zapisuje, a koja /e odgovarati inarnim rojevima 7%7 i 717. Tako u

elektronskim komponentama koje rade s inarnom logikom roj 7%7 mo$e znaiti da

je tranzistor zatvoren i da ne tee nikakva struja, dok jedinici mo$e odgovarati stanje

kada tranzistorom tee struja. 6od 8'&a, naprimjer, 7%7 i 717 se upisuju pomo/u

uduina u ravnom relektiraju/em sloju. e/ je lako naslutiti da /e inarna inormacija

magnetskih medija iti zapisana tako da se si/uni dio trake ili diska magnetizira u

razliitim, naje/e me0usono suprotnim, smjerovima.

3aoravimo na trenutak sve tehnoloke

pojedinosti i zamislimo da je na neku

nemagnetinu podlogu nanesen

eromagnetski sloj (na slici oznaen kao &

magnetski medij). +ko tom sloju prili$imo

neki mali magnet, u magnetskom sloju /ese inducirati magnetizacija ornutog

smjera (taka +). +ko se sada pomaknemo

na neko drugo mjesto i uinimo to isto

ponovno /emo magnetizirati sloj (taka ").

+ko smo pri tome okrenuli na magnet

onda /e i inducirani magnet u sloju imati

ornuti smjer u odnosu na taku +.

Slika &. 'ako "ie!o

rema tome, ako magnetizacija u taki + pridijelimo inarni roj 7%7 onda

magnetizaciji u taki " mo$emo pridijeliti roj 717.

e/ na ovom nivou suoavamo se s nekim od sutinskih prolema zapisivanja

inormacije na magnetski medij. *aime, kada magnetiziramo podruje oko take +

4


6/12


onda toka " mora iti dovoljno daleko od te toke da magnetsko polje koje je

potreno da se magnetizira medij oko toke " ne i ponitio magnetizaciju u taki +.

rolem demagnetizacije postoji i zog me0udjelovanja samih magnetiziranih

podruja. 6ao to se na slici vidi, magnetska polja u tokama " i 8 se prekrivaju to

znai da /e polje iz toke " pokuati promijeniti magnetizaciju u toki 8 i ornuto. 'a

i izjegli demagnetizaciju potreno je magnetizirana podruja udaljiti jedno od

drugoga. odruje izme0u magnetiziranih podruja, ija je jedina uloga sprjeavanje

demagnetizacije, zove se prijelazno podruje (slika gore).

:legantan nain da se si/uni dijelovi magnetskog medija magnetiziraju u razliitim

smjerovima posti$e se pomo/u elektromagneta.

3namo da je vodi kroz koji tee struja

tako0er izvor magnetskog polja. *jegov

smjer jednostavno i rzo se mijenja

promjenom smjera toka struje. Trea

znati da se u procesu pisanjaitanja

inormacija s magnetskih diskova struja u

elektromagnetu promjeni i nekoliko

miliona puta u jednoj jedinoj sekundi.

Slika . lektro!agnet

;lik $eljezne jezgre omogu/ava nam da odredimo jainu i olik

magnetskog polja kojim /emo izazvati magnetiziranje u magnetskom mediju diska.

okazalo se naime da je, iz razno raznih razloga, elektromagnet s kvadratnim

okvirom s malim procjepom (vidi sliku) idealan geometrijski olik za magnetiziranje

medija na diskovima.


7/12


potpuno zatvorenom okviru magnetsko

polje je u cijelosti zatvoreno unutar okvira

(nema magnetskog polja izvan okvira).

< sluaju induktivne glave, magnetsko

polje izvan okvira postojat /e samo u

malom prostoru oko procjepa.

Slika *. +nduktivna glava

*a ovaj nain se osigurava da

nepo$eljna polja ne utjeu na

magnetizaciju

medija.#agnetski medij /e iti magnetiziran

poljem lokaliziranim oko procjepa & kao

to to slika lijevo sugerira. rimijetite da /e veliina magnetiziranog podruja iti

deinirana veliinom procjepa induktivne glave. @mjer magnetiziranosti medija

odre0en je magnetskim poljem induktivne glave koja se, kao to smo rekli, mijenja

promjenom smjera struje u zavojnici.

!z slike gore je vidljivo da /e eekt magnetskog polja induktivne glave na magnetski

medij diska iti ve/i to je glava li$e disku (kao i kod svih polja, tako i kod

magnetskog njegova jaina opada s udaljeno/u od izvora polja).

4.PRINCIP RADA HDD PRILIKOM ITANJAPODATAKA


8/12


Aitanje zapisane inormacije pomo/u induktivne glave zasniva se na principu

indukcije struje u vodiu koji se gia kroz magnetsko polje.

6ao to slika lijevo pokazuje, magnetsko

polje koje izvire iz magnetiziranihpodruja iri se i u prostor iznad povrine

diska. +ko se induktivna glava kre/e

iznad povrine diska kroz to magnetsko

polje u vodiu induktivne glave inducirat

/e se struja. @mjer inducirane struje ovisi

o smjeru magnetskog polja, to znai da

/e razliite magnetizacije inducirati strujurazliitih smjerova to se naknadno, kroz

logike elemente, interpretira kao

inarna jedinica ili nula.

Slika ,. +nduktivni #ita#

@truja u vodiu induktivne glave proporcionalna je, kao to jednad$a u slici lijevoka$e, rzini kojom glava prelazi kroz magnetsko polje. 'rugim rijeima, osjetljivost

induktivne glave ovisi o rzini (v) kojom glava prelazi preko diska ili preciznije, rzini

kojom se disk vrti ispod induktivne glave.

!nduktivna glava ima jednu, naizgled znaajnu karakteristiku a to je da se njom mo$e

inormacija upisivati na disk i itati s diska. #e0utim, za pisanje podataka

(magnetiziranje medija) potrena je mnogo sna$nija induktivna glava nego za itanje

tako da modernije verzije magnetskih diskova koje se zasnivaju na induktivnomnainu itanja podataka imaju dvije glave, jednu za pisanje drugu za itanje.

idjeli smo da se magnetizirana podruja na disku moraju razdvajati tzv. prijelaznim

podrujima koja spreavaju demagnetizaciju. Basno je da ta podruja zauzimaju

odre0eni prostor na disku i da i njihovo smanjenje omogu/ilo pove/anje kapaciteta

diska.

@manjenjem veliine prijelaznog podruja izla$emo se riziku da se tijekom vremena

magnetizirana podruja spontano demagnetiziraju. !z ovog direktno proizlazi zahtjev

7


9/12


za veliku koercitivnost magnetskog medija. odsjetimo se, koercitivnost nam ka$e

koliko trea iti vanjsko polje da poniti magnetizaciju u nekom materijalu. Cto je

koercitivnost ve/a to /e te$e do/i do spontane demagnetizacije. 3ato tra$eni

materijal mora imati iroku histerezu.

*ain kako da pove/amo kapacitet diska je i da smanjimo sama magnetizirana

podruja. #e0utim, smanjenjem veliine magnetiziranog podruja smanjujemo i

magnetsko polje. :videntno je da postoji neka donja granica jaine magnetskog polja

koja se mo$e ez znaajnijih prolema korektno oitati. +ko se magnetizirano

podruje previe smanji, njegovo magnetsko polje ne/e iti dovoljno jako da se

proita pomo/u induktivne glave. #e0utim, razliiti materijali /e za istu veliinu

magnetiziranog podruja proizvoditi razliito jaka magnetska polja. eliina koja namka$e koliko je jako magnetsko polje pojedinog materijala zove se & remanentni

magnetizam. Basno je iz ovoga da je doro odarati magnetski medij tako da ima to

ve/i remanentni magnetizam to znai da je po$eljno da histereza ude to via.

rema tome, kada uzmemo u ozir zahtjeve na koercitivnost i remanentni

magnetizam, potreno je izarati takav materijal koji /e imati to viu i to iru

histerezu.

4.1. MAGNETNO-OTPORNI ITAI

#agneto&otporna glava nije, dakle, nita doli otpornik ija je struktura odarana tako

da njen otpor ude to osjetljiviji na magnetsko polje. ;ino se koriste *i?e slitine

koje pokazuju promjenu otpora od do 4D.

6azali smo da su se ve/ kod induktivnih glava koristile posene glave za pisanje od

onih za itanje. "udu/i da se magneto&otporne glave mogu koristiti samo za itanje,

jasno je da moramo imati i posenu glavu za pisanje koja i dalje radi na induktivnomprincipu. #agneto otporni senzor irok je ne vie od %.5 Em i smjeten je izme0u

induktivne glave i posenog titnika koji titi glavu za itanje od okolnih magnetskih

polja.

#agneto&otporni senzor je vie od deset puta osjetljiviji na magnetsko polje nego

induktivni ita. Basno je da je zog toga moglo do/i do znaajnog smanjenja

magnetiziranih podruja pa time i pove/anja kapaciteta magnetskih, tvrdih diskova.

*adalje, podsjetimo se da kod induktivnih glava signal (struja) induciran prelaskom

8


10/12


preko magnetskog polja ovisi o rzini kojom

glava prelazi preko magnetiziranog podruja.

To nije sluaj s magneto&otpornim glavama.

*jihova osjetljivost ovisi samo o veliini

magnetskog polja, a ne njegovoj promjeni to

znai da su magneto&otporne glave jednako

osjetljive pri ilo kojoj kutnoj rzini diska.

#e0utim, roj okretaja diska je i dalje va$an

parametar jer je direktno vezan na rzinu

itanja inormacija s diska. eliki roj okretajaznai i r$i pristup inormaciji na tvrdom disku.

@retna je okolnost da zog male induktivnosti

magneto&otpornog elementa on mo$e ez

prolema pratiti promjene magnetskog polja

pri velikom roju okretaja, tj. raditi na visokim

rekvencijama.

@hematski prikaz induktivne i magneto otporne glave na slici ne mo$e nam dati pravi

osje/aj njene veliine ali niti strukture. @lika lijevo daje nam realistian odnos veliine

glave diska i elemenata za pisanje i itanje inormacija. =ornja sliica pokazuje

nosa glave koja je smjetena na samom vrhu nosaa kvadratnog olika, koji klizi po

povrini diska. !nduktivni i magneto&otporni element samo su si/uni dio ionako

minijaturne glave diska. ;va dva elementa su uve/ana prikazana na slici lijevo, dolje.

@ ozirom na visoki nivo integracije nije lako prepoznati elemente glave pa su zato

pojedini elementi oznaeni rojevima te se usporedom sa slikom mo$e zakljuiti o

kojem se elementu glave radi.

5.ZAKLJUAK

"3

Slika . ikro struktura R


11/12


odaci se na disk upisuju uz pomo/ male zavojnice koja je sastavni dio glave.

3avojnica u iranim trenucima proputa elektrinu struju izaranog

smjera ("rinci" /inarnog sustava0 ili 1). #agnetska glava sastoji se od zavojnice

koja je namotana na tvrdu eritnu jezgru. =lava je uvrena na ruicu koju po disku

pomi/e aktuator.


12/12


6. LITERATURA

1. @otirovi/ ., :gi/ ". (%%2).!normatika, *ovi @ad- !ned.. https-hr.Fikipedia.orgFikiTvrdiGdisk

4. http-FFF.pcguide.comrehddindeH.htmlI. http-FFF.pcForld.comarticle11%5article.html5. http-storage.toshia.comstoragesolutions

"0
https://hr.wikipedia.org/wiki/Tvrdi_diskhttp://www.pcguide.com/ref/hdd/index.htmlhttp://www.pcworld.com/article/127105/article.htmlhttp://www.pcworld.com/article/127105/article.htmlhttp://storage.toshiba.com/storagesolutionshttps://hr.wikipedia.org/wiki/Tvrdi_diskhttp://www.pcguide.com/ref/hdd/index.htmlhttp://www.pcworld.com/article/127105/article.htmlhttp://storage.toshiba.com/storagesolutions

Documents

Seminarski rad - Pisanje i čitanje podataka (HDD)