Středa 29. listopadu 2023, svátek má Zina
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Středa 29. listopadu 2023 Zina

Harddisk aneb A přece se točí

A máme tu další technologický seriál. Tentokrát se bude "točit" kolem pevných disků a technologií v nich používaných. Začněme ale od úplného začátku.
Jak je z názvu článku patrné, dnes bude řeč o harddiscích, chcete - li pevných discích. Jsou to zařízení, která jsou nedílnou součástí každého počítače, která dnes a denně používáme, kterým svěřujeme i ty nejtajnější informace,.... Stálo by tedy možná za to, říci si o jejich fungování a principu něco více. Nejprve se podíváme kousek do historie pevných disků, poté se pokusím vysvětlit princip magnetického záznamu, dále zabrousíme mezi základní pojmy jako jsou sektor, cylindr, hlava atd., vysvětlíme si, jak funguje rozhraní IDE, EIDE a SCSI a nakonec bych se rád podíval do budoucnosti pevných disků.

Za celou dobu své existence doznal harddisk mnoha změn, ale řekl bych, co se základního principu záznamu a čtení dat týče, nic překotného se zase až tak nestalo. Inženýři a vědci jsou si toho samozřejmě vědomi, a tak se snaží vymýšlet různé magnetorezistivní čtecí hlavičky, rozhraní IDE, EIDE, SCSI, protokoly DMA, UltraDMA, PIO atd., ale jednou stejně narazí na fyzikální hranice magnetického záznamu a bude třeba vymyslet něco úplně nového. Nechtěl bych ale předbíhat, a proto začnu z opačného konce vývoje.

Uvážíme - li, že první pevný disk zabudovaný do PC RAMAC 350 firmy IBM měl kapacitu 5MB (to bylo v roce 1957) a skládal se z padesáti 24 palcových (1 palec = cca. 2,5cm) disků nebo že v polovině 80. let byla běžná kapacita okolo 20MB a standardní byly tehdy disky o průměru 5,25 palce, mohou se tato čísla zdát neuvěřitelná. Dnes se používají disky o průměru 3,5 palce nebo 2,5 palce. Jiný pohled na vývoj harddisků nám umožňuje porovnání hodnot datové hustoty na palec. Pokrok, který se na tomto poli uskutečnil, je obrovský. Zatímco v 70. letech byla maximální datová hustota na čtvereční palec 10Mb, na počátku 90. let to bylo už 1000Mb na čtvereční palec. V dnešní době si můžete koupit pevný disk s datovou hustotou 4Gb na čtvereční palec (podle tiskových zpráv firmy IBM bylo již v laboratorních podmínkách dosaženo datové hustoty 11Gb na čtvereční palec) a v roce 2004 bude podle materiálů IBM dosaženo datové hustoty 40Gb na čtvereční palec!!! Už dnes je však jasné, že hranici datové hustoty nelze posouvat do nekonečna. V jistém okamžiku totiž dochází ke vzniku tzv. superparamagnetických sil. Jsou - li totiž magnetické částice příliš malé, energie potřebná k jejich magnetizaci je často menší než tepelná energie vznikající např. při otáčení disku a tato skutečnost by nutně způsobila, že magnetizace domén by nebyla dostatečně trvalá, aby nedošlo ke ztrátě dat. Tím se pomalu dostáváme k samotnému principu magnetického záznamu.

Magnetický záznam a jeho čtení

Princip je to velmi jednoduchý a můžete ho znát i např. z audio kazet. Celý pevný disk se skládá z několika nemagnetických kotoučů (ploten) vyrobených ze slitiny hliníku nebo v poslední době i z keramických slitin, na které je nanesena magnetická vrstva práškového kysličníku železitého (Fe2O3) rozpuštěného v laku. Celý povrch disku je tedy tvořen mikroskopickými magnetickými částečkami - doménami, které mají každá jeden severní a jeden jižní magnetický pól (zdůrazňuji, že podle Gaussovy věty o magnetismu, která je matematicky formulována 4. Maxwellovou rovnicí, neexistuje magnetický monopól). Jen několik desetin mikrometru (1mm = 1000m m) nad každým kotoučem se pohybuje čtecí/ záznamová hlava, která se vznáší na vzduchovém polštáři vzniklém rotací disků. V podstatě se data na disk ukládají pomocí změn magnetického toku v okolí záznamové hlavičky. Tu si lze představit jako miniaturní cívečku, v jejímž okolí vzniká - podle zákona o elektromagnetické indukci - (resp. zaniká) magnetické pole v závislosti na tom, jaký proud jí protéká. Vzniklé magnetické pole pak usměrňuje jednotlivé domény na disku podle toho, zda - li jsou k sobě natočeny stejným nebo opačným pólem (jak známo, opačné póly se přitahují a stejné odpuzují). Změna magnetického toku může nastat buď z kladného na záporný nebo naopak. Tuto změnu lze považovat za jakýsi impuls. Je - li tedy impuls přítomen, je kódován jako 1, není - li přítomen, pak jako 0. Stejný princip funguje i při čtení dat z disku. Pouze s tím rozdílem, že impulsy nepřicházejí z hlavičky, ale přímo z povrchu disku (opět na základě zákona o elektromagnetické indukci). Celá věc ovšem není zas až tak jednoduchá. Kdyby se totiž při čtení z disku objevila delší řada nul (tedy nebyl by zaznamenán žádný impuls), řadič by ztratil synchronizaci. Je tedy třeba, aby časování bylo stejné při čtení i při záznamu. Proto byla zavedena tzv. frekvenční modulace (FM), při které se 1 kóduje jako dva impulsy a 0 jako impuls po chybějícím impulsu. Tato metoda byla ještě zdokonalena - MFM = modifikovaná frekvenční modulace, ale v současné době se využívá metoda RLL, která umožňuje číst data z disku výrazně rychleji. O těchto věcech se však již rozepisovat nebudu, protože od toho jsou odborné publikace. Pojďme se raději podívat na něco zajímavějšího.

Příští pokračování se podíváme na to, jak disk organizuje informace a o krokovém motoru, který vystavuje hlavičky.

  • Nejčtenější

Prohlížeč Edge skrývá zábavnou hru. A odhalujeme i další hrátky s Windows

v diskusi nejsou příspěvky

29. listopadu 2023

Premium Objevte zajímavé tipy pro využití internetového prohlížeče a počítače. Podívejte se, jak na skryté...

POZOR VLAK: Objevili jsme největšího koucouřího sběratele

v diskusi nejsou příspěvky

29. listopadu 2023

Ve 129. dílu magazínu POZOR VLAK vám ukážeme největšího kocouřího sběratele Václava Šafáře. A...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Bojoval proti rudým Rusům a později zakládal Masarykovu leteckou ligu

v diskusi jsou 2 příspěvky

28. listopadu 2023

Mezi nejvýznamnější osobnosti naší vojenské historie bezesporu patří generál Stanislav Čeček. V...

Inovace, díky kterým nám vesmírný výzkum zlepšil život

v diskusi je 17 příspěvků

27. listopadu 2023

NASA není pouze průkopníkem výzkumu vesmíru a kosmických misí. Na svém kontě má i mnoho inovací,...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

První československý letoun s celokovovou kostrou zaujal experty v Paříži

v diskusi je 8 příspěvků

26. listopadu 2023

Ve dvacátých letech se v Československu vyráběla i bojová letadla, která se mohla směle rovnat...

Život ve slevě. Drahota vede mámu samoživitelku k zoufalým akcím

Premium Davem lidí proplouvá nenápadná žena s červeným deštníkem v obnošené bundě. Očima skenuje výkladní skříně obchodů. Pak...

Pavel Kolář: Naše mechanismy zajišťující přežití jsou deformovány blahobytem

Premium Přisuzují se mu až zázračné schopnosti. Mnoha lidem totiž dokázal pomoci od zdravotních potíží. Ať už šlo o české...

Manažer reprezentace exkluzivně: o konci trenérů a proč dostal funkci u záchodků

Premium Byl první, kdo trenérům reprezentace už během října navrhl: „Neskončíme?“ Dopálila ho hořká atmosféra a nedůvěra...

POZOR VLAK: Objevili jsme největšího koucouřího sběratele

v diskusi nejsou příspěvky

29. listopadu 2023

Ve 129. dílu magazínu POZOR VLAK vám ukážeme největšího kocouřího sběratele Václava Šafáře. A...

Prohlížeč Edge skrývá zábavnou hru. A odhalujeme i další hrátky s Windows

v diskusi nejsou příspěvky

29. listopadu 2023

Premium Objevte zajímavé tipy pro využití internetového prohlížeče a počítače. Podívejte se, jak na skryté...

Bojoval proti rudým Rusům a později zakládal Masarykovu leteckou ligu

v diskusi jsou 2 příspěvky

28. listopadu 2023

Mezi nejvýznamnější osobnosti naší vojenské historie bezesporu patří generál Stanislav Čeček. V...

Inovace, díky kterým nám vesmírný výzkum zlepšil život

v diskusi je 17 příspěvků

27. listopadu 2023

NASA není pouze průkopníkem výzkumu vesmíru a kosmických misí. Na svém kontě má i mnoho inovací,...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Českého slavíka vyhrála Ewa Farna. Do Síně slávy vstoupil Václav Neckář

V pražském Foru Karlín se rozhodlo o letošních držitelích Českých slavíků. Mezi zpěvačkami vyhrála Ewa Farna, která si...

Jana Bendiga na Slavících posypali moukou a počastovali rasistickou nadávkou

Předávání hudebních cen Český slavík se neobešlo bez skandálu. Na červeném koberci to zpěvák Jan Bendig (29) schytal...

Jeho uhánění mě obtěžovalo. Byla jsem vdaná, říká manželka Tomáše Savky

Někdejší účastník první řady SuperStar a bývalá vynikající sólistka baletu plzeňského Národního divadla jsou manželi už...

Ulož.to končí se sdílením souborů. Kvůli evropské legislativě, vysvětluje

Internetové úložiště Ulož.to Disk od prosince nebude umožňovat stahování souborů, které si na něj uživatelé sami...

Nejsem nácek. Šlo o něco jiného, říká muž, který útočil na Bendiga

Zpěvák Jan Bendig (29) byl v sobotu před předáváním cen Český slavík posypán na červeném koberci moukou. Druhý den...