Principio del disco: a partir de la inducción electromagnética

Cuando la corriente pasa a través de un conductor, se genera un campo magnético inducido alrededor del conductor. Los polos magnéticos del campo magnético inducido cambian a medida que cambia la dirección de la corriente.

Cuando el campo magnético en un circuito cerrado cambia (cambia el flujo magnético), se genera una fuerza electromotriz inducida en el circuito cerrado. Es decir, los cambios en el campo magnético en un circuito cerrado provocarán una corriente inducida en el circuito. La dirección de la corriente está relacionada con la dirección de los polos magnéticos.

El cabezal magnético es un núcleo magnético en forma de U envuelto con una bobina en el exterior. Se puede ver que cuando se activa el cabezal magnético, se genera un campo magnético y la dirección del campo magnético. cambia con el cambio de dirección de la corriente.

La superficie del disco está recubierta con una capa de material magnético. La dirección de los polos magnéticos de las partículas magnéticas en la superficie del disco no cambiará sin la influencia de un campo magnético externo. Generalmente, las direcciones de los polos magnéticos de las partículas magnéticas que nunca se han visto afectadas por interferencias externas son aleatorias, por lo que se cancelan entre sí. En este momento, el disco no muestra polos magnéticos.

Al escribir datos, el cabezal magnético se mueve hasta la posición del disco donde se van a escribir, y la corriente de entrada genera un campo magnético inducido. Afectada por el campo magnético, la dirección del polo magnético de las partículas magnéticas debajo del cabezal magnético pasa a ser la misma dirección que el campo magnético. De esta manera, al dar diferentes direcciones de corriente al cabezal magnético, se generan diferentes polos magnéticos localmente en el disco. Los polos magnéticos generados no cambiarán sin interferencia del campo magnético externo. De esta manera, la señal eléctrica persiste en el disco (por supuesto, la dirección de un polo magnético no representa 1 y la otra representa 0

Al leer la información del disco, el cabezal magnético no energizado se mueve). En la posición donde se escriben los datos, de lo anterior se puede ver que los datos en el disco son áreas locales pequeñas con diferentes direcciones de polos magnéticos. Dado que las direcciones de los polos magnéticos de cada dominio no son exactamente las mismas, el cabezal magnético. generará corrientes inducidas en diferentes direcciones al pasar por estas áreas con diferentes direcciones. Estos débiles pulsos positivos y negativos La amplificación de eliminación de ruido impulsada se convierte en datos binarios en la memoria.

Al leer y escribir en un disco duro, la operación de lectura es mucho más rápida que la operación de escritura, y las operaciones de lectura/escritura tienen características completamente diferentes. Por lo tanto, los discos duros actuales generalmente tienen dos lecturas y escrituras separadas. cabezas, pero el principio sigue siendo el mismo.

El disco duro se compone principalmente de un disco, un cabezal magnético, un motor, una interfaz y un chip de control del circuito de control.

La superficie del disco está recubierta con material magnético y el grosor es generalmente de unos 0,5 mm. Los discos están instalados en el eje giratorio del motor del husillo. Durante el funcionamiento, todos los discos giran a alta velocidad impulsados ​​por el motor del husillo.

Cada disco tiene dos caras, llamadas parte delantera y trasera. La parte frontal del primer disco se llama cara 0, la parte posterior se llama cara 1, la parte frontal del segundo disco se llama cara 2, la parte posterior se llama cara 3... y así sucesivamente. Cada disco tiene un cabezal correspondiente responsable de leer y escribir datos en ese disco. El número de superficies del disco y el número de cabezas son iguales.

Al apagar, los cabezales magnéticos se quedan en la zona de aparcamiento del disco duro. Cuando el disco está funcionando, el cabezal magnético se mueve hacia la superficie del disco y flota sobre la superficie del disco basándose en el efecto aerodinámico causado por la rotación de alta velocidad del disco, y la distancia desde la superficie del disco es inferior a 1 micrón. Impulsado por el motor del eje secundario, el cabezal magnético puede cambiar con precisión a la pista donde se encuentran los datos en muy poco tiempo.

Cuando el disco gira a gran velocidad y el cabezal magnético permanece sin cambios, se formará una trayectoria circular. Estas trayectorias circulares concéntricas son pistas. Los datos se almacenan en pistas magnéticas. Hay varias pistas en cada disco, pero las pistas no están inmediatamente adyacentes entre sí porque las unidades magnetizadas se afectarán entre sí si están demasiado cerca.

La pista más externa de cada disco es la pista "0", que aumenta a la pista 1, pista 2, etc. hacia el centro del disco. Los datos se almacenan comenzando desde la pista más externa.

El disco se puede dividir en muchas pistas, y la capacidad de cada pista oscila entre más de 100 y más de 300 kb. Sin embargo, no necesitamos leer y escribir tantos datos cada vez, por lo que. dividimos las pistas en Divididos en varios segmentos de arco más pequeños, cada segmento se llama sector. Un sector es la unidad más pequeña para operaciones de lectura y escritura en un disco.

Generalmente, el tamaño de un sector de un disco es de 512 bytes, lo que significa que aunque solo almacenemos 1 byte de datos, ocupará 512 bytes de un sector del disco, y además Ocupa 512 bytes al leer. Leerá los 512 bytes completos del sector y seleccionará qué byte se necesita.

Compruebe el tamaño del sector del disco:

El sector es la unidad operativa más pequeña del disco duro, pero el sector aún es demasiado pequeño para el sistema operativo. Generalmente, el sistema operativo tiene su. operación del propio disco duro La unidad más pequeña, generalmente 4k en Linux

Verifique el tamaño de IO del sistema operativo:

División del sector con un factor cruzado de 1:

El el cilindro se abstrae Un concepto lógico, la superficie del disco se divide en 1 pista, 2 pistas, 3 pistas ..., las mismas pistas numeradas en diferentes superficies del disco forman un cilindro, es decir, un cilindro.

La lectura y escritura de datos del disco se realiza sobre una base cilíndrica, es decir, al leer y escribir, el cabezal magnético primero busca el cilindro donde se encuentran los datos (busca la pista) y luego determina la superficie del disco donde se encuentran los datos. Esto mejora en gran medida la eficiencia de lectura y escritura del disco, porque la determinación de la superficie del disco es una operación electrónica muy rápida, pero la búsqueda de la pista requiere un motor eléctrico para impulsar el cabezal magnético para moverse a la pista designada, que es una operación mecánica.

Tiempo de lectura y escritura del disco = tiempo de búsqueda + tiempo de retardo de rotación + tiempo de operación

Tiempo de búsqueda: al leer y escribir datos, el cabezal primero debe moverse a la pista especificada (cilindro) ), este período de tiempo se llama tiempo de búsqueda

Tiempo de retardo de rotación: después de que el cabezal magnético se mueve a la pista especificada, debe esperar a que el sector a operar gire hasta la parte inferior del imán. cabezal Este periodo de tiempo se denomina tiempo de retardo de rotación.

Tiempo de operación: El tiempo que tarda el cabezal magnético en realizar operaciones de lectura y escritura.