Особенности конструкции современных НЖМД, виды дефектов магнитного диска НЖМД

Современный накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД)

представляет собой сложное электронно-механическое устройство. Элементы накопителя размещены на электронной плате и гермоблоке (см. Рисунок36). Основным элементом, размещенным на электронной плате является микроконтроллер (специализированная микроЭВМ), который управляет работой

всех устройств накопителя и организует связь с ЦП. Все данные подлежащие хранению размещаются на магнитном диске, который имеет следующую логическую организацию (см. рис 37 ):

Рисунок 37 – Структурная схема НЖМД

Рисунок 38 – Схема размещения данных на диске

Служебная информация

Служебная информация необходима для функционирования самого НЖМД

и скрыта от пользователя. Служебную информацию можно разделить на четыре основных типа:

• серво-информацию, или серворазметку;

• формат нижнего уровня;

• резидентные микропрограммы (рабочие программы);

• таблицы конфигурации и настройки

• таблицы дефектов.

Серворазметканеобходима для работы сервосистемы привода магнитных головок НЖМД. Именно по серворазметке осуществляется их позиционирование и удержание на дорожке. Сервисная разметка записывается на диск в процессе производства через специальные технологические окна в корпусе собранного

гермоблока. Запись осуществляется собственными головками накопителя при помощи специального высокоточного прибора - серворайтера. Перемещение позиционера головок осуществляется специальным толкателем серворайтера по калиброванным шагам, которые намного меньше межтрековых интервалов.

Рабочие программы (микрокод) управляющего микроконтроллера представляют собой набор программ, необходимых для работы НЖМД. К ним

относятся программы первоначальной диагностики, управления вращением двигателя, позиционирования головок, обмена информацией с дисковым

контроллером, буферным ОЗУ и т.д.

Производители жестких дисков размещают часть микропрограмм на магнитном носителе не только для экономии объема ПЗУ, но и для возможной оперативной коррекции кода, если в процессе производства или эксплуатации обнаруживаются ошибки. Переписать микропрограмму на диске значительно

проще, чем перепаивать «прошитые» микроконтроллеры.

Таблицы конфигурации и настройки накопителей содержат информацию о логической и физической организации дискового пространства. Они необходимы для самонастройки электронной части диска, которая одинакова для всех моделей семейства.

Таблицы дефектов. (дефект-лист) содержит информацию о выявленных

дефектных секторах

Современные винчестеры имеют как правило два основных дефект-листа:

• Первый P-list(«Primary»-первичный) заполняется на заводе при изготовлении накопителя;

• Второй G-list(«Grown» - растущий), и пополняется в процессе

эксплуатации винта, при появлении новых дефектов. Кроме того, некоторые НЖМД имеют еще

• лист серво-дефектов(сервометки, наносимые на пластины винчестеров, тоже иногда имеют ошибки),

• список временных (pending) дефектов. В него контроллер заносит

«подозрительные» с его точки зрения секторы, например те, что прочитались не с первого раза, или с ошибками.

Технология изготовления магнитных дисков очень сложная, контроль состояния поверхности диска осуществляется на всех этапах изготовления, но

даже это не позволяет получить поверхность магнитного диска без дефектов. В

ходе эксплуатации диска количество дефектов возрастает. Поэтому производители накопителей предусмотрели специальные методы скрытия

дефектов, которые позволяют скрыть дефекты как при производстве так и при эксплуатации.

Методы скрытия дефектных секторов(при производстве дисков). В наспоящее время припроизводстве дисков используется несколько основных методов скрытия дефектов.

Первый заключается в переназначении адреса испорченных секторов в на адрес резервного сектора (Рисунок 38).

Метод вызывает потерю производительности НЖМД, так как он, каждый раз обнаруживая сектор, помеченный как негодный, будет вынужден перемещать головки в резервную область, которая может находиться далеко от места дефекта.

Такой метод скрытия дефектов получил название «метод замещения» или ремап (от английского «re-map»: перестройка карты секторов). В настоящее время при производстве не применяется.

Рисунок 39 - Методы переназначения сектора

Второй (основной) способиспользует следующий алгоритм: после выявления всех дефектов, адреса всех исправных секторов переписываются заново, так, чтобы их номера шли по порядку. Плохие сектора просто игнорируются и в дальнейшей работе не участвуют. Резервная область также остается непрерывной и ее часть присоединяется к концу рабочей области - для выравнивания объема. Этот, второй основной тип скрытия дефектов получил название «метод пропуска сектора». Новый диск не имеет Bad-секторов, а резервная область непрерывна!

Рисунок 40 - Метод пропущенного сектора

Методы скрытия дефектных секторовпри эксплуатации дисков

Для скрытия дефектов в бытовых условиях применяется «метод замещения» Ремап

Замещение выполняется в автоматическом режиме эта технология получила название automatic defect reassignment (автоматическое переназначение дефектов), а сам процесс - reassign.

Работает ремап следующим образом:

если при попытке обращения к сектору происходит ошибка, контроллер понимает, что данный сектор неисправен, и «на лету» помечает его как BAD.

Его адрес тут же заносится в таблицу дефектов (G-list).

Во время работы контроллер постоянно сравнивает текущие адреса секторов с адресами из таблицы и не обращается к дефектным секторам. Вместо этого он переводит головки в резервную область и читает сектор оттуда. На характеристике диска Vчтения=F(Nдор), как небольшие провалы на графике чтения. Тоже самое будет и при записи.