HDD și sistemul de fișiere FAT

Hard discul sau discul dur este un dispozitiv non-volatil pentru stocarea datelor. Stocarea se face pe o suprafata magnetica dispusa sub forma unor platane (vezi imaginea). În general sunt utilizate ca suport de stocare extern principal pentru calculatoare personale, dar si pentru anumite aparate electronice (DVD Playere, MP3 playere).

Hard discul este alcatuit din:

- placa electronica de comanda si control,

- unul sau mai multe platane,

- capete magnetice legate de un brat magnetic,

- un sistem de blocare a capetelor pe pista de stop (landing zone),

- un motor electric pas cu pas,

- un filtru de aer.

Fiecare platan sau fata (disc) este împartit în piste (tracks) sau cercuri concentrice si în sectoare (sectors) asa cum apare si în prima imagine. Daca hdd contine mai multe platane acestea sunt asezate unul deasupra celuilalt, iar din considerente economice pista 0 al platanului 1 se afla deasupra pistei 0 de pe platanul 2. Platanele sunt fabricate din material nemagnetic (sticla sau aluminiu) peste care se aplica un strat subtire de material magnetic. Acesta constituie suportul pentru date. Suprafata este împartita într-o multime de zone magnetice de dimensiuni microscopice care formeaza fiecare în parte un dipol magnetic generator de câmp magnetic localizat si care memoreaza un singur bit (valoarea 1 sau 0). Capul hard discului scrie zona generând un câmp magnetic (inducere de tensiune) polarizând-o pozitiv sau negativ. Pentru citire capul hardiscului nu mai genereaza câmp magnetic în schimb detecteaza impulsuri cauzate de schimbarile de polaritate de pe suprafata discului, schimbari ce poarta numele de tranzitii de flux.

Exita un dispozitiv numit codor-decodor care converteste (codifica) informatiile binare în câmpuri magnetice la scriere si invers decodifica trenul de fluxuri refacând informatia binara.

Pentru corectitudinea scrierii si citirii este nevoie de o sincronizare între dispozitivele care emit si care receptioneaza. Aceasta se face prin adaugarea unei linii de comunicare separata între cele doua dispozitive, pe care se transmite un semnal de sincronizare numit semnal de ceas. (ex. un semafor)

Primele hard discuri aveau un cap atât pentru citire cât si pentru scriere, hard discurile moderne au un cap pentru citire si un cap pentru scriere.

Interiorul hard discului este protejat de praf cu ajutorul unui filtru de aer si contrar opiniei generale hard discurile nu au interiorul sigilat si nu contin gaze speciale.

Capul hard discului se deplaseaza deasupra platanului la o distanta de câtiva nanometri. Acesta are o zona în care sta când hard discul nu functioneaza. Un hard disc are câte un cap pentru fiecare platan.

Capacitatea (masurata în gigabytes) - în general fabricantii folosesc ca unitate de masura multiplii din Sistemul International ai byte-ului (putere de 10), pe când multe sisteme de operare (Windows, unele distributii de Linux, MacOS folosesc masuratoarea în multiplii binari). De aici apare discrepanta între capacitatea raportata de sistemul de operare si producatorul hard discului.

Exemplu: avem un hard disc de 30GB declarati de producator. Acesta a utilizat Sistemul International al Unitatilor (S.I.) care specifica: 1 giga = 109, adica 1.000.000.000. În sistemul binar 1 giga = 230 adica 1.073.741.824. Deci 30.000.000.000 bytes în S.I. vor fi 27,94GB în sistemul binar.

Capacitatea unui hard disc este data de expresia:

Nr de capete de citire-scriere * Nr de piste * Nr de sectoare/pista * Dimensiunea unui sector (512B).

Pentru a putea fi utilizat hard discul este supus operatiei de formatare. Aceasta are rolul de verificare a discului si de pregatire a acestuia pentru stocarea de informatii.

Unii utilizatori PC se refera la hardisc cu termenul de disc Winchester, acesta datând din anii 60 când IBM a lansat un disc cu 30M poreclit unitate 30-30, ca mai târziu porecla sa devina Winchester dupa o carabina Winchester 30-30.

1.1 Metode de înregistrare pe suport magnetic

Sunt raspândite trei metode de codificare:

FM – Frequency Modulation

MFM – Modified Frequency Modulation

RLL – Run Length Limited

Metoda FM (Frequency Modulation sau Modulatie în Frecventa) este una dintre cele mai vechi si simple metode de înregistrare pe suport magnetic, mai poarta numele de înregistrare în densitate simpla (Single Density). A fost folosita de primele unitati de discheta ale caculatoarelor personale.

Metoda FM codifica cifrele binare 1 si 0 pentru a le scrie pe o suprafata magnetica astfel: în fiecare celula bit se înregistreaza o inversare de flux pentru un bit de unu, sau nu se înregistreaza inversare de flux daca avem un bit de zero.

Conform metodei FM fiecarui bit îi sunt necesare defapt doua celule de tranzitie. Prima pentru tranzitia de ceas si ce cea de-a doua pentru tranzitia de date. În imagine este prezentata codificarea bitilor de zero si de unu. Observati ca la codificarea lui zero în celula nu se face tranzitie de flux, pe când la bitul de unu aceasta apare. (vezi imaginile alaturate care contin înregistarea a câte 2 biti, tranzitia de ceas e simbolizata de caracterul punct).

Bit Codificare

1 TT

0 TN

Deducem deci ca metoda FM are ca dezavantaj major înjumatatirea capacitatii de memorare a discului prin faptul ca avem nevoie de doua tranzitii pentru un bit de informatie.

Codificarea bitilor în metoda FM este prezentata în tabelul alaturat.

Metoda FM nu mai este folosita în zilele noastre.

Metoda MFM (Modified Frequency Modulation sau Modularea în Frecventa Modulata) a aparut ca necesitate de a reduce numarul mare de tranzactii al metodei FM si deci pentru a valorifica mai bine spatiul pe disc.

Metoda MFM consta în înregistrarea unei tranzitii de ceas numai daca un bit de zero este precedat de un alt bit de zero, în celelalte cazuri nu se înregistreaza tranzitii de ceas. Inversarea de flux apare la bitul de unu.

Metoda mai este cunoscuta si sub numele de înregistrare în dubla densitate (Double Density) deoarece este de doua ori mai rapida decât metoda FM.

Metoda MFM este utilizata de toate unitatile de discheta din calculatoarele personale si a fost utlizata la hard discuri o perioada de timp.