¿Cuáles son los principios del almacenamiento y recuperación de datos del disco duro?

El disco duro que compraste no se puede utilizar directamente. Debe estar particionado y formateado para almacenar datos.

La partición del disco duro es un tema que se trata a menudo durante la instalación del sistema operativo. Para algunas aplicaciones simples, la partición del disco duro no se convierte en un obstáculo, pero para algunas aplicaciones complejas, es necesario comprender en profundidad algunos detalles del mecanismo de partición del disco duro.

Las fallas del disco duro son comunes, especialmente en la era de los virus. Debes dominar las habilidades de recuperación y copia de seguridad de la partición de arranque.

Cuando utilizas un ordenador, sueles utilizar varios sistemas operativos. ¿Cómo instalar múltiples sistemas operativos en un disco duro?

Si necesita conocer este conocimiento o desea resolver los problemas anteriores, el tema "Partición del disco duro" de este número le dará la respuesta.

El disco duro es una de las memorias más utilizadas en los ordenadores actuales. Todos sabemos que las computadoras son asombrosas por su capacidad para analizar y procesar datos a altas velocidades. Estos datos se almacenan en el disco duro en forma de archivos. Sin embargo, las computadoras no son tan inteligentes como los humanos. Al leer el archivo correspondiente, deberá dar las reglas correspondientes. Este es el concepto de partición. Particionar es esencialmente un formateo del disco duro. Cuando creamos una partición, ya configuramos los parámetros físicos del disco duro y especificamos la ubicación de almacenamiento del registro de arranque maestro del disco duro (es decir, el registro de arranque maestro, generalmente denominado MBR) y la copia de seguridad del registro de arranque. La información requerida por el sistema de archivos y otros sistemas operativos para administrar el disco duro se logra mediante un formateo avanzado posterior, es decir, el comando Formatear.

Lado, Pista y Sector

Después de particionar el disco duro, se dividirá en Lado, Pista y Sector. Cabe señalar que estos son sólo conceptos virtuales y en realidad no dibujan pistas en el disco duro. Empecemos por la superficie. Los discos duros generalmente están formados por una o varias películas circulares apiladas. Como dijimos, cada membrana circular tiene dos "caras", las cuales se utilizan para almacenar datos. Según el número de lados, se denominan lado 0, lado 1, lado 2... Dado que cada lado tiene su propio cabezal de lectura y escritura, también se le llama comúnmente cabezal 0, cabezal 1... Dependiendo de la capacidad y las especificaciones del disco duro, la cantidad de lados (o cabezas) del disco duro no es necesariamente la misma. Algunos tienen solo 2 lados y otros tienen docenas de lados. Las pistas con el mismo número de pista en cada superficie se denominan cilindro (Figura 1). (Imagen)

Mencionamos el concepto de pistas arriba. Entonces, ¿qué es exactamente una pista magnética? Dado que el disco gira, los datos escritos continuamente se organizan en un círculo. A ese círculo lo llamamos pista. (Figura 2) Si el cabezal de lectura y escritura se mueve una cierta distancia a lo largo del radio de la película circular, los datos escritos posteriormente se organizarán en otra pista. Dependiendo de las especificaciones del disco duro, el número de pistas puede oscilar entre cientos y miles; una pista puede contener varios KB de datos y, cuando el host lee y escribe, a menudo no necesita leer y escribir tanto de una vez; tiempo, por lo que las pistas se dividen en varios segmentos, cada segmento se llama sector. Un sector generalmente almacena 512 bytes de datos. Los sectores también deben estar numerados. Los sectores en la misma pista se denominan sector 1 y sector 2...

Por razones de eficiencia, la computadora lee y escribe en el disco duro según la unidad de sectores. Incluso si la computadora solo necesita un determinado byte almacenado en el disco duro, debe leer los 512 bytes en el sector donde se encuentra el byte en la memoria al mismo tiempo y luego usar el byte requerido. Sin embargo, también mencionamos anteriormente que no se pueden ver rastros de divisiones de pistas y sectores en la superficie del disco duro. Aunque el cabezal magnético puede alinear la pista según el radio de la pista, ¿cómo se puede hacer en el disco duro? ¿Cómo encontrar el sector requerido en un círculo de sectores conectados de extremo a extremo? Resulta que cada sector no solo se compone de 512 bytes. También hay algunos datos específicos en los extremos frontal y posterior de los datos a los que accede la computadora. Estos datos constituyen la marca de límite del sector. y otra información. La computadora se basa en estos signos para identificar sectores

La estructura de datos del disco duro

Arriba, hablamos sobre los principios generales del almacenamiento de datos en el disco duro. Para tener una comprensión más profunda del disco duro, también debemos tener una comprensión simple de la estructura de datos del disco duro.

Los datos del disco duro se pueden dividir aproximadamente en 5 partes según sus diferentes características y funciones: área MBR, área DBR, área FAT, área DIR y área DATA. Presentémoslos respectivamente:

1. Área MBR

MBR (Main Boot Record) se encuentra en la pista 0, cilindro 1 y sector 1 de todo el disco duro. Sin embargo, del total del sector de arranque primario de 512 bytes, MBR solo ocupa 446 bytes, y los otros 64 bytes se asignan a DPT (Tabla de particiones de disco) (ver tabla), los dos últimos bytes "55, AA" son la marca final. de la partición. Este conjunto conforma el sector de arranque principal del disco duro. (Imagen)

El registro de arranque maestro contiene una serie de parámetros del disco duro y un programa de arranque. La función principal del programa de inicio del disco duro es verificar si la tabla de particiones es correcta e iniciar el sistema operativo en la partición con el indicador de activación después de que el hardware del sistema complete la autoprueba y transferir el control al programa de inicio. MBR es generado por un programa de partición (como Fdisk.exe). No depende de ningún sistema operativo y el programa de inicio del disco duro también se puede cambiar, logrando así un almacenamiento multisistema.

A continuación, usamos un ejemplo para que todos comprendan el registro de arranque maestro de manera más intuitiva:

Ejemplo: 80 01 01 00 0B FE BF FC 3F 00 00 00 7E 86 BB 00

Aquí podemos ver que el primer "80" es la marca de activación de una partición, lo que indica que el sistema es de arranque; "01 01 00" significa que el número inicial de la partición es 01 y el el número de sector inicial es 01, el número de cilindro inicial es 00; "0B" indica que el tipo de sistema de la partición es FAT32, y otros de uso común son 04 (FAT16), 07 (NTFS) "FE BF FC"; el número de cabeza final de la partición es 254, el número de sector al final de la partición es 63 y el número de cilindro al final de la partición es 764 "3F 00 00 00" indica que el número de sector relativo del primero; el sector es 63; "7E 86 BB 00" indica que el número total de sectores es 12289622.

2. Área DBR

DBR (Dos Boot Record) significa el área de registro de inicio del sistema operativo. Suele estar ubicado en la pista 0, cilindro 1, sector 1 del disco duro. Es el primer sector al que el sistema operativo puede acceder directamente. Incluye un programa de arranque y una tabla de registro de parámetros de partición local llamada BPB (Bios Parameter Block). . La tarea principal del programa de arranque es determinar si los dos primeros archivos en esta partición y directorio son los archivos de arranque del sistema operativo (tomando DOS como ejemplo, son Io.sys y Msdos.sys) cuando el MBR entrega control del sistema. Si se determina que existe, léalo en la memoria y dé control al archivo. El bloque de parámetros BPB registra parámetros importantes como el sector inicial, el sector final, el formato de almacenamiento de archivos, el descriptor de medios del disco duro, el tamaño del directorio raíz, la cantidad de FAT, el tamaño de la unidad de asignación, etc. de esta partición. DBR es generado por programas de formateo avanzados (es decir, Format.com y otros programas).

3. Área FAT

Después de DBR está el área FAT (Tabla de asignación de archivos) con la que estamos más familiarizados. Antes de explicar el concepto de tabla de asignación de archivos, primero hablemos del concepto de clúster. Cuando un archivo ocupa espacio en el disco, la unidad básica no son los bytes sino los clústeres. En circunstancias normales, cada grupo de un disquete es un sector, y el número de sectores en cada grupo de un disco duro está relacionado con la capacidad total del disco duro, que puede ser 4, 8, 16, 32, 64. ..

Lo mismo Los datos del archivo no necesariamente se almacenan completamente en un área continua del disco, sino que a menudo se dividen en varios segmentos y se almacenan como una cadena. Este método de almacenamiento se llama almacenamiento en cadena de archivos. Dado que la información de conexión entre segmentos (es decir, FAT) se almacena en el disco duro, el sistema operativo siempre puede encontrar con precisión la ubicación de cada segmento y leerla correctamente al leer un archivo.

Para realizar el almacenamiento en cadena de archivos, el disco duro debe registrar con precisión qué clústeres han sido ocupados por archivos, y se debe especificar el número de clúster del siguiente clúster donde se almacena el contenido posterior para cada clúster ocupado. . Para el último clúster de un archivo, es necesario indicar que este clúster no tiene clústeres sucesores.

Estos se guardan en la tabla FAT. Hay muchas entradas en la tabla, cada elemento registra la información de un grupo. Debido a la importancia de FAT para la gestión de archivos, FAT tiene una copia de seguridad, es decir, la misma FAT se construye detrás de la FAT original. Todos los elementos del FAT formado inicialmente están marcados como "desocupados", pero si el disco está parcialmente dañado, el formateador detectará el clúster dañado y marcará el elemento correspondiente como "clúster defectuoso" y no se utilizará al guardar archivos en En el futuro utilizaré este grupo nuevamente. La cantidad de entradas FAT es equivalente a la cantidad total de clústeres en el disco duro, y la cantidad de bytes ocupados por cada entrada también debe ser consistente con la cantidad total de clústeres, porque el número de clúster debe almacenarse en él. Existen muchos formatos de FAT, los más comunes son FAT16 y FAT32.

4． Área DIR

DIR (Directorio) es el área del directorio raíz Inmediatamente después de la segunda tabla FAT (es decir, la tabla FAT de respaldo), registra la unidad inicial de cada archivo (directorio) en el directorio raíz. propiedades, etc. Al localizar la ubicación del archivo, el sistema operativo puede conocer la ubicación y el tamaño específicos del archivo en el disco duro según la unidad de inicio en el DIR y la tabla FAT.

5． Área de datos (DATA)

El área de datos es el lugar donde se almacenan los datos en el verdadero sentido. Está ubicado después del área DIR y ocupa la mayor parte del espacio de datos en el disco duro.

Sistema de archivos de disco

A menudo escucho a los expertos mencionar términos como FAT16, FAT32, NTFS, etc. Es posible que mis amigos sepan vagamente que esto significa un sistema de archivos. Sin embargo, ¿qué significan tantos sistemas de archivos? Hoy aprendamos juntos:

1. ¿Qué es un sistema de archivos?

El llamado sistema de archivos es una estructura del sistema operativo mediante la cual se organizan, almacenan y nombran los archivos. La diferencia entre un disco o partición y el sistema de archivos que contiene es importante. La mayoría de las aplicaciones operan en sistemas de archivos y no funcionarán en sistemas de archivos diferentes.

2. Familia de sistemas de archivos

Hay muchos sistemas de archivos comúnmente utilizados. MS-DOS y Windows 3.x usan el sistema de archivos FAT16. De forma predeterminada, Windows 98 también usa FAT16. 98 y Me pueden admitir sistemas de archivos FAT16 y FAT32, Windows NT admite sistemas de archivos FAT16 y NTFS, Windows 2000 puede admitir sistemas de archivos FAT16, FAT32 y NTFS, y Linux puede admitir múltiples sistemas de archivos, como FAT16, FAT32, NTFS, Minix, ext, ext2, xiafs, HPFS, VFAT, etc., pero Linux generalmente usa el sistema de archivos ext2. A continuación, el autor presentará brevemente las situaciones relevantes de estos sistemas de archivos:

(1)FAT16

El nombre completo de FAT es "Tabla de asignación de archivos (sistema de tabla de asignación de archivos)". , que se utilizó por primera vez en 1982. Comenzó a utilizarse en MS-DOS. La principal ventaja del sistema de archivos FAT es que permite el acceso a múltiples sistemas operativos, como MS-DOS, Windows 3.x, Windows 9x, Windows NT y OS/2. Este sistema de archivos sigue las reglas de nomenclatura 8.3 cuando se utiliza (es decir, el nombre del archivo puede tener hasta 8 caracteres y la extensión es 3 caracteres).

(2)VFAT

VFAT significa "Sistema de tabla de asignación de archivos extendido" y se utiliza principalmente en Windows 95. Extiende el sistema de archivos FAT16 y brinda soporte para nombres de archivos largos. El nombre del archivo puede tener hasta 255 caracteres. VFAT aún conserva la extensión y admite los atributos de fecha y hora del archivo, conservando la fecha/hora de creación de cada archivo. la fecha y hora en que se modificó el archivo por última vez y la fecha y hora en que se abrió por última vez.

(3)FAT32

FAT32 se utiliza principalmente en sistemas Windows 98. Puede mejorar el rendimiento del disco y aumentar el espacio disponible en el disco. Debido a que el tamaño de un clúster es mucho más pequeño que FAT16, puede ahorrar espacio en disco. Y admite tamaños de partición superiores a 2G.

Amigos, pueden ver la diferencia entre FAT16 y FAT32 en la tabla adjunta.

(4)HPFS

Sistema de archivos de alto rendimiento. El sistema de archivos de alto rendimiento (HPFS) de OS/2 supera principalmente la deficiencia del sistema de archivos FAT que no es adecuado para sistemas operativos de alta gama. HPFS admite nombres de archivos largos y tiene capacidades de corrección de errores más potentes que el sistema de archivos FAT. Windows NT también admite HPFS, lo que facilita la transición de OS/2 a Windows NT. HPFS y NTFS comparten muchas de las mismas características, incluidos nombres de archivos largos, pero su uso es menos confiable.

(5)NTFS

NTFS es un sistema de archivos avanzado dedicado al sistema operativo Windows NT/2000. Admite la recuperación de fallas del sistema de archivos, especialmente medios de almacenamiento grandes y nombres de archivos largos. La principal debilidad de NTFS es que sólo puede ser reconocido por Windows NT/2000. Aunque puede leer archivos en el sistema de archivos FAT y el sistema de archivos HPFS, no se puede acceder a sus archivos mediante el sistema de archivos FAT ni el sistema de archivos HPFS. es compatible con Los aspectos sexuales son más problemáticos.

ext2

Este es el sistema de archivos más utilizado en Linux porque está especialmente diseñado para Linux y tiene la velocidad más rápida y el menor uso de CPU. ext2 se puede utilizar no sólo en dispositivos de bloque estándar (como discos duros), sino también en dispositivos de almacenamiento móviles como disquetes. Ahora existe una nueva generación de sistemas de archivos Linux, como XFS de SGI, ReiserFS, sistema de archivos ext3, etc.

Resumen: Aunque el autor presentó 6 sistemas de archivos arriba, los dominantes son FAT16/32, NTFS y algunos otros. El más utilizado es, por supuesto, FAT32. Siempre que haga clic derecho en las propiedades de una unidad en "Mi PC", podrá ver el sistema de archivos utilizado en la opción "General" (imagen).

Identifique claramente el número del disco duro

Actualmente, las marcas de discos duros más familiares en el mercado de la electrónica son IBM, Quantum, Seagate y Maxtor) y otras "marcas consagradas". ". Los números de estos modelos de discos duros son sorprendentemente diferentes. De hecho, estos números tienen ciertas reglas y representan algunos significados específicos. En términos generales, podemos entender los indicadores de rendimiento del disco duro a partir de su número, incluido el tipo de interfaz, la velocidad de rotación, la capacidad, etc. Como amigo del bricolaje, será mucho más conveniente a la hora de adquirir un disco duro (para que no te "hackeen"), y al menos no te lo dirá la persona que lo vende. Aquí hay algunos ejemplos para su referencia.

1. IBM

IBM es un gigante en la industria de los discos duros y sus productos cubren casi todos los campos de los discos duros. Además, IBM fue el iniciador de la guerra de precios y capacidad de los discos duros el año pasado. Hoy en día podemos utilizar discos duros económicamente baratos y de gran capacidad gracias a IBM.

Cada producto de IBM se divide en varias series. Su método de denominación es: nombre del producto + código de serie + tipo de interfaz + tamaño del disco + velocidad + capacidad. Tome el disco duro de 13,5 GB de Deskstar 22GXP como ejemplo. El modelo del disco duro es: DJNA-371350 La letra D representa el producto Deskstar, JN representa las series Deskstar25GP y 22GP, A representa la interfaz ATA, 3 representa. Disco de 3 pulgadas y 7 significa producto de 7200 rpm, los últimos cuatro dígitos son la capacidad del disco duro de 13,5 GB.

El significado del código de la serie IBM (IDE) es el siguiente:

TT=Deskstar 16GP o 14GXP JN=Deskstar 25GP o 22GXP RV=Ultrastar 18LZX o 36ZX

El significado del El tipo de interfaz es el siguiente: A=ATA

S y U=Ultra SCSI, Ultra SCSI Wide, Ultra SCSI SCA, SCSI mejorado,

SCSI extendido mejorado (SCA)

C=Arquitectura de almacenamiento en serie Sistema de almacenamiento continuo SCSI L = SCSI de canal de fibra

2. MAXTOR (Maxtor)

MAXTOR es una subsidiaria independiente de Hyundai Electronics America Company de Corea del Sur. En el pasado, los productos de la empresa también cubrían IDE y SCSI. Sin embargo, debido a la falta de competitividad de los productos SCSI, finalmente abandonó este mercado de alta gama y se centró en los discos duros IDE. ser el más dedicado entre los fabricantes de discos duros de la actualidad.

La regla de numeración de los discos duros de MAXTOR es la siguiente: primer dígito + capacidad + tipo de interfaz + número de cabezales A partir de la cuarta generación de Diamond, el primer dígito de MAXTOR ha sido el 9, que continúa hasta ahora. día, por lo que ahora todo el mundo puede utilizarlo en el mercado de la electrónica. El primer dígito de los discos duros MAXTOR que se ven en Internet es básicamente 9. Otra cosa especial es que el número MAXTOR incluye el concepto de número de cabezales. Debido a que los discos duros MAXTOR son los iniciadores de la capacidad de un solo disco a gran escala, la capacidad de un solo disco debe reflejarse en el número de cabezales del disco duro. modelo. Capacidad de un solo disco = 2*capacidad total del disco duro/número de cabezales.

Tome el disco duro DiamondMax Plus6800 de 10,2 GB como ejemplo: el modelo del disco duro es 91024U3, 9 es el primer número, 1024 es la capacidad, U es el tipo de interfaz UDMA66 y 3 significa el disco duro. Tiene Hay 3 cabezales, lo que significa que uno de los discos tiene datos en un lado. La capacidad de este único disco es 2*10,2/3=6,8 GB. El significado de las letras del tipo de interfaz del disco duro MAXTOR es el siguiente:

A=modo PIO D=modo UDMA33 U=modo UDMA66

3. >

Seagate Technology Company (Seagate Technology) es el mayor fabricante del mundo de unidades de disco, discos magnéticos y cabezales de lectura y escritura. La empresa siempre ha sido proveedor de discos duros para IBM, COMPAQ, SONY y otros gigantes de la industria. Seagate también ostenta el récord del primer disco duro de 10.000 rpm del sector (SCSI serie Jaguar Cheetah) y el de mayor capacidad (Jaguar de tercera generación, 73 GB), lo que demuestra la fortaleza de la empresa. Sin embargo, debido a que Seagate siempre se ha centrado en aplicaciones de alta gama (como discos duros SCSI) y no ha prestado especial atención al desarrollo de productos domésticos de gama baja, su estatus en la mente de los aficionados al bricolaje no es tan bueno como el de Seagate. proveedores de discos duros como Quantum. Afortunadamente, Seagate notó este problema a tiempo. La serie Barracuda, que se lanzó al mercado no hace mucho, ha eliminado los problemas anteriores de los discos duros de Seagate en términos de capacidad de disco único, velocidad de rotación, ruido y estabilidad de trabajo en condiciones anormales. FSB y rendimiento general.

Los nombres de producto de las series de discos duros de Seagate, desde la gama baja hasta la gama alta, son: serie U4, serie Medalist (medalla de oro), serie U8, serie Medalist Pro (medalla de oro Pro), Barracuda (barracuda ) serie. Entre ellos, las series Medalist Pro y Barracuda son productos de 7200 rpm y las demás son productos de 5400 rpm. Todos los números de modelo de los discos duros comienzan con ST. Tomemos como ejemplo el disco duro Barracuda de 10,2 GB. El número de modelo del disco duro es: ST310220A. El primer número después de ST representa el tamaño del disco duro. 3 significa que el disco duro utiliza platos de 3 pulgadas. Hoy en día, los discos duros con otras especificaciones prácticamente han desaparecido, por lo que todos pueden hacerlo. ¿Ves la singularidad de? El número en la mayoría de los discos duros no es 3. El 1022 después del 3 representa que la capacidad formateada del disco duro es 10,22 GB. El último dígito 0 representa un producto de 7200 rpm. Esto no debe confundirse con la oferta básica anterior de Seagate, el Medalist ST38420A.

La mayoría de la serie Medalist Pro de Seagate comienza con productos que terminan en discos duros de 7200 rpm, y otros números que terminan en números (incluidos 1 y 2) representan productos de 5400 rpm. La letra al final del número de modelo es el tipo de interfaz del disco duro. Los significados de las letras del tipo de interfaz de los discos duros Seagate son los siguientes:

A=ATA UDMA33 o UDMA66 IDE interface AG es un disco duro con interfaz ATA dedicado a computadoras portátiles.

W es SCSI ULTRA ancho,

La velocidad de transferencia de datos es de 40 MB por segundo. N es SCSI ULTRA estrecho y la velocidad de transferencia de datos es de 20 MB por segundo.

FC (Fibre Channel) en ST34501W/FC y ST19101N/FC significa Fibre Channel, que puede proporcionar una velocidad de transmisión de datos de hasta 100 MB por segundo y admite conexión en caliente.

La historia del desarrollo de los discos duros y los estándares de interfaz

1. La historia de los discos duros

Hablando de la historia de los discos duros, primero debemos mencionar la disco duro desarrollado por Big Blue IBM Fue IBM quien inventó el disco duro e hizo una serie de contribuciones importantes al desarrollo del disco duro. Antes de la invención del sistema de disco, las computadoras usaban cintas de papel perforadas, cintas magnéticas, etc. para almacenar programas y datos. Estos métodos de almacenamiento no solo tenían baja capacidad y baja velocidad, sino que también tenían un defecto importante: todos eran almacenamiento secuencial. Para leer los datos posteriores, deben leer desde cero no puede lograr el acceso aleatorio a los datos.

En septiembre de 1956, IBM mostró al mundo el primer disco duro comercial, el IBM 350 RAMAC (Método de Acceso Aleatorio de Contabilidad y Control). La capacidad total de este sistema era de sólo 5 MB, pero utilizaba 50 A gigantes. Compuesto por discos de 24 pulgadas de diámetro. En 1968, IBM propuso por primera vez la tecnología "Winchester". La esencia de la tecnología "Winchester" es: "Utilizando un disco chapado giratorio sellado, fijo y de alta velocidad, el cabezal magnético se mueve radialmente a lo largo del disco y el cabezal magnético se suspende sobre el disco giratorio de alta velocidad sin contacto directo con el disco ”, este es el prototipo del disco duro moderno. En 1973, IBM fabricó el primer disco duro con tecnología "Winchester". A partir de entonces, el desarrollo de la tecnología de discos duros tuvo una base estructural correcta. En 1979, IBM reinventó el cabezal magnético de película delgada, lo que hizo posible reducir aún más el tamaño de los discos duros, aumentar la capacidad y aumentar las velocidades de lectura y escritura. Los finales de los años 1970 y principios de los 1980 fueron el período incipiente de las microcomputadoras. Durante este período nacieron muchos fabricantes de discos duros famosos, incluidos Seagate, Quantum y Maxtor. En 1979, dos empleados de IBM, Alan Shugart y Finis Conner, decidieron desarrollar un disco duro del tamaño de una unidad de disquete de 5,25 pulgadas. Después de dejar IBM, formaron Seagate. Al año siguiente, Seagate lanzó el primer disco duro adecuado para. microcomputadoras El disco duro tiene una capacidad de 5 MB y es similar en tamaño a una unidad de disquete.

Los sistemas de disco duro anteriores a la era de las PC se caracterizaban por su gran tamaño, pequeña capacidad, baja velocidad y precio elevado. Esto se debía a que el ámbito de aplicación de las computadoras en ese momento era demasiado pequeño y la tecnología y el mercado eran demasiado pequeños. interdependiente. La relación de restricciones ha restringido el desarrollo de toda la industria informática, incluida la industria del almacenamiento. A finales de la década de 1980, IBM hizo otra contribución importante al desarrollo de los discos duros, a saber, la invención del cabezal magnético MR (Magneto Resistive). Este cabezal magnético es muy sensible a los cambios de señal al leer datos, lo que permite aumentar la densidad de almacenamiento del disco. para ser superior a los 20 MB por pulgada anteriores. Mejorado docenas de veces. En 1991, el disco duro de 3,5 pulgadas producido por IBM utilizó cabezales MR, lo que hizo que la capacidad del disco duro alcanzara 1 GB por primera vez. Desde entonces, la capacidad del disco duro ha entrado en la era del orden de magnitud de GB. El 7 de septiembre de 1999, Maxtor anunció el primer disco duro ATA con una capacidad de disco único de hasta 10,2 GB, introduciendo así un nuevo hito en la capacidad del disco duro.

2. Desarrollo de estándares de interfaz

(1) El origen de IDE y EIDE

Las primeras PC IBM no tenían disco duro, su BIOS y DOS El sistema operativo 1.0 tampoco admite ningún disco duro, porque la memoria del sistema es sólo de 16 KB, e incluso las unidades de disquete y DOS son opcionales.

Más tarde, DOS 2 introdujo un sistema de subdirectorios y agregó soporte para dispositivos de almacenamiento de "gran capacidad", por lo que algunas empresas comenzaron a vender sistemas de disco duro para PC IBM. Estos discos duros se instalaban junto con una tarjeta de control y una fuente de alimentación independiente. una caja externa y conectada mediante un cable a un adaptador insertado en la ranura de expansión; para utilizar dicho disco duro, se debe iniciar desde la unidad de disquete y cargar un controlador de dispositivo especial.

En 1983, IBM lanzó PC/XT. Aunque XT todavía usaba la CPU 8088, su configuración era mucho mayor. Con la adición de un disco duro incorporado de 10 MB, IBM integró las funciones de la tarjeta de control. en uno La tarjeta de control de interfaz constituye lo que a menudo llamamos el controlador del disco duro. Hay un chip ROM en la tarjeta de control de interfaz, que contiene el programa de lectura y escritura del disco duro. No fue hasta el lanzamiento de PC/AT basado en el procesador 80286 que el programa de control de interfaz del disco duro se agregó al BIOS del. placa madre.

El disco duro utilizado por las máquinas PC/XT y PC/AT se llama disco duro MFM o disco duro ST-506/412 MFM (Modificación de frecuencia modificada) se refiere a un esquema de codificación, y ST-506. /412 Es una interfaz de disco duro desarrollada por Seagate. La interfaz ST-506 no requiere cables ni conectores especiales, pero la velocidad de transmisión que admite es muy baja, por lo que alrededor de 1987, esta interfaz fue básicamente eliminada.

Maxtor desarrolló la interfaz ESDI (Enhanced Small Drive Interface) en 1983. Esta interfaz coloca el códec en el propio disco duro y su velocidad de transmisión teórica es de 2 a 4 veces mayor que la del ST-506. Sin embargo, debido al costo relativamente alto, fue eliminado gradualmente después de la década de 1990.

IDE (Integrated Drive Electronics) en realidad se refiere a un disco duro que integra el controlador y el cuerpo del disco. Esto reduce la cantidad y la longitud de los cables en la interfaz del disco duro y mejora la confiabilidad de la transmisión de datos. Las unidades son más fáciles de fabricar y de instalar para los usuarios. La interfaz IDE también se denomina interfaz ATA (Advanced Technology Attachment).

La interfaz ATA fue desarrollada originalmente conjuntamente por CDC, Compaq y Western Digital en 1986. Decidieron utilizar un cable de 40 núcleos. El primer disco duro IDE tenía un tamaño de 5 pulgadas y una capacidad de 40 MB. . La interfaz ATA ha reemplazado gradualmente a otras interfaces anticuadas desde finales de los años 1980.

A finales de los años 80, IBM inventó el cabezal magnetorresistivo MR (Magneto Resistive). Este cabezal es muy sensible a los cambios de señal al leer datos, permitiendo aumentar la densidad de almacenamiento del disco respecto a los 20MB anteriores. /in2 Docenas o cientos de veces. En 1991, el disco duro de 3,5 pulgadas 0663-E12 producido por IBM utilizaba cabezales MR y la capacidad alcanzó 1 GB por primera vez. A partir de entonces, la capacidad del disco duro comenzó a entrar en el orden de magnitud de GB. la mayoría de los discos duros todavía usan cabezales MR.

La gente suele hablar del modo PIO y del modo DMA cuando se habla de discos duros. Actualmente, hay dos formas de intercambiar datos entre el disco duro y el host. Una es leer y escribir datos a través de la CPU ejecutando instrucciones del puerto de E/S; la otra es el método DMA sin pasar por la CPU.

El modo PIO es el modelo de programación de entrada/salida. Este modo utiliza instrucciones del puerto de E/S de la PC para transferir todos los comandos, estados y datos. Dado que hay varios buffers en la unidad, las instrucciones de operación de la cadena de E/S generalmente se usan para leer y escribir en el disco duro. Esta instrucción solo necesita recuperarse una vez para completar la operación de E/S varias veces. tasa alcanzada es posible.

DMA es Acceso Directo a Memoria. Significa que los datos no pasan a través de la CPU, sino que se transfieren directamente entre el disco duro y la memoria.

En sistemas operativos multitarea, como OS/2, Linux, Windows NT, etc., cuando el disco transmite datos, la CPU puede liberar tiempo para hacer otras cosas, pero en un entorno DOS/Windows 3.X, la CPU tiene que esperar a que se complete la transmisión de datos, por lo que en este caso, el método DMA no tiene mucho sentido.

Existen dos tipos de métodos DMA: DMA de terceros (third-party DMA) y DMA propio (first-party DMA) (o Busmastering DMA). DMA de terceros obtiene el bus y transfiere datos mediante arbitraje con el controlador DMA en la placa base del sistema. El DMA de origen se completa completamente mediante el circuito lógico en la tarjeta de interfaz. Por supuesto, esto aumenta la complejidad y el costo de la interfaz maestra del bus. Todos los conjuntos de chips más nuevos ahora admiten bus maestro DMA.

(2) Interfaz SCSI

(Small Computer System Interface) es una interfaz completamente diferente a ATA. No está diseñada especialmente para discos duros, sino que es un sistema de tipo bus A. interfaz, cada bus SCSI se puede conectar a 8 dispositivos SCSI, incluidas tarjetas de control SCSI. La ventaja de SCSI es que admite una variedad de dispositivos, la velocidad de transferencia es mucho más rápida que la interfaz ATA pero el precio también es muy alto y el bus independiente hace que el uso de la CPU sea muy bajo. El primer SCSI fue formulado en 1979 por la American Shugart Company (el predecesor de Seagate). A principios de la década de 1990, SCSI se convirtió en SCSI-2. En 1995, se lanzó SCSI-3, comúnmente conocido como Ultra SCSI. 2 SCSI (Fast-40) utiliza el modo de transmisión LVD (diferencial de bajo voltaje). La velocidad de transmisión máxima de la interfaz Ultra2SCSI (LVD) de 16 bits puede alcanzar los 80 MB/S, y el cable de interfaz más largo permitido es de 12 metros, lo que supone una gran diferencia. aumenta la flexibilidad del equipo. En 1998, se anunció oficialmente la especificación Ultra160/m SCSI (Fast-80 under Wide) con una velocidad de transferencia de datos más alta, con una velocidad de transferencia de datos máxima de 160 MB/s. Los productos Atlas10K y Atlas de cuarta generación de Quantum son compatibles con Ultra3 SCSI Ultra160/m. modo de transmisión.

El disco duro SCSI tiene un rendimiento de transmisión excelente. Sin embargo, dado que la mayoría de las placas base no tienen una interfaz SCSI incorporada, se debe instalar una tarjeta SCSI correspondiente para conectar un disco duro SCSI. Actualmente, existen tres estándares oficiales para tarjetas SCSI, SCSI-1, SCSI-2 y SCSI-. 3, así como algunas versiones intermedias, para obtener el mejor rendimiento del disco duro SCSI, es necesario asegurarse de que la versión de la tarjeta SCSI y el disco duro SCSI sean consistentes (actualmente los discos duros SCSI más nuevos). Las tarjetas SCSI son compatibles con versiones anteriores y no necesariamente tienen que ser de la misma versión).

(3) IEEE1394: IEEE1394 también se llama Firewire o P1394. Es un bus serie de alta velocidad. El estándar IEEE1394 existente admite velocidades de transmisión de 100 Mbps, 200 Mbps y 400 Mbps, y alcanzará 100 Mbps, 200 Mbps y. 400 Mbps en el futuro, 800 Mbps, 1600 Mbps, 3200 Mbps o incluso más. Esta alta velocidad permite que se utilice como interfaz para dispositivos de almacenamiento de gran capacidad, como discos duros, DVD y CD-ROM. Se espera que IEEE1394 reemplace el bus SCSI y la interfaz IDE existentes en el futuro. Sin embargo, debido a razones como el alto costo y la tecnología inmadura, todavía hay sólo una pequeña cantidad de productos que utilizan la interfaz IEEE1394, e incluso menos discos duros.