1.3 Магнитные накопители

Классификация и основные характеристики накопителей. В качестве ВЗУ используются устройства, различающиеся типом носителя, способом регистрации и характером использования информации, способом доступа и.т.

По типу носителя различают ВЗУ с подвижным и неподвижным носителем. Если поиск, запись и считывание информации сопровождается механическим перемещением носителя, то такие ВЗУ называют накопителями с подвижным носителем (накопители на магнитных дисках НМД), оптических дисках (НОД), магнитных лентах (НМЛ). Если при поиске, записи, считывании механического перемещения не происходит, то ВЗУ - накопитель с неподвижным носителем (накопители на основе цилиндрических магнитных доменов -ЦМД). Реже в ВЗУ используют объемную запись – полупроводниковые ЗУ, приборы с зарядовой связью.

По способу регистрации различают ВЗУ с магнитной и оптической (магнитооптической) записью.

По характеру использования информации - постоянные ВЗУ, которые допускают только чтение информации, ВЗУ с однократной записью (после чего только чтение) и многократной записью (произвольное число записей и чтения).

По способу доступа к информации - накопители с последовательным и прямым доступом.

ВЗУ принято характеризовать следующими параметрами:

− емкостью памяти;

− пропускной способность или скоростью чтения-записи;

− временем доступа, т.е. интервалом времени от момента запроса до момента выдачи блока.

Плотность записи ВЗУ b. Здесь понимают числа бит информации, записанных на единице поверхности носителя; это поверхностная плотность . Различают также продольную плотность bl, бит/мм, т.е. число бит на единице длины носителя вдоль вектора скорости перемещения, и поперечную плотность bq, бит/мм, т.е. число бит на единице длины носителя в направлении, перпендикулярном вектору скорости.

Плотность записи определяет геометрические размеры накопителя, параметры его быстродействия, а также объемами памяти.

Принцип записи информации на магнитную поверхность. В качестве запоминающей среды в устройствах магнитной записи используются порошковые и гальванические покрытия, нанесенные на немагнитную среду - подложку. В качестве подложки для магнитных лент используется лавсан. Метод записи/считывания в НМЛ контактный, магнитная головка находится в механическом контакте с магнитоносителем.

Магнитные диски и барабаны покрываются металлическими покрытиями на основе никеля, кобальта, вольфрама, наносимыми гальваническим способом. Толщина покрытия колеблется от 0,01 до 1 мкм.

Гибкие магнитные диски (дискеты) вырубаются из магнитной пленки. В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) применяется также контактный метод, в отличие от накопителей на жестких магнитных дисках (НЖМД) и накопителей типа винчестер, где метод записи-считывания - бесконтактный.

Для намагничивания отдельных участков магнитного покрытия с целью записи используется магнитная головка или блок магнитных головок, состоящих из магнитного сердечника с зазором и намотанной на него катушки индуктивности.

Накопители на гибких магнитных дисках. Устройство (НГМД) (рисунок 1.19) включает ГМД, пять основных систем (приводной механизм, механизм позиционирования, механизм центрования и крепления, систему управления и контроля, систему записи-считывания) и три специальных датчика (датчик индексного отверстия, датчик запрета записи, датчик дорожки 00).

Полезная поверхность диска представляет собой набор дорожек, расположенных с определенным шагом. Нумерация дорожек начинается с внешней стороны (нулевой дорожки). Позиция дорожки 00 определяется в накопителе с помощью специального фотоэлектрического датчика. Сама дорожка разбивается на отдельные участки записи равной длины - секторы. Начало участков записи-считывания на дорожках определяется имеющимся на диске специальным круглым индексным отверстием. Когда индексное отверстие при вращении диска проходит под соответствующим окном кассеты, другой фотоэлектрический датчик вырабатывает короткий электрический импульс, по которому обнаруживается позиция начала дорожки.

В НГМД используют два основных метода записи: метод частотной модуляции (ЧМ) и метод модифицированной ЧМ.

Адаптеры накопителей на гибких магнитных дисках. Адаптер НГМД переводит команды, поступающие из ПЗУ BIOS, в электрические сигналы, управляющие НГМД, а также преобразует поток импульсов, считываемых с дискеты МГ, в информацию, воспринимаемую ПЭВМ. Конструктивно электронное оборудование адаптера может быть размещено на системной плате. Один из вариантов построения структурной схемы адаптера НГМД приведен на рисунке 1.20.

Основным функциональным блоком адаптера НГМД является контроллер НГМД, реализуемый конструктивно обычно в виде БИС (интегральные микросхемы 8272 Intel, 765 NEC и др.). Данный контроллер обеспечивает управление операциями НГМД и определяет условия обмена с центральным процессором.

Контроллер НГМД выполняет следующий набор команд: позиционирование, форматирование, считывание, запись, проверка состояния НГМД и др. Каждая команда выполняется в три фазы: подготовительной, исполнения и заключительной.

Zip накопители. Накопители Zip выпускаются в виде внутренних SCSI- и ATAPI-моделей и внешних устройств, подключаемых через параллельный порт либо интерфейсы SCSI и USB. Диски Zip имеют максимальную емкость 250 Мбайт (поддерживается всеми дисководами, кроме USB-модели). Максимальная скорость обмена у первых моделей Zip достигала 1,4 Мбайт/с, в среднем время доступа было порядка 30 мс. Новые модели стали немного быстрее. По своим скоростным характеристикам они сопоставимы, скажем, с современными записывающими дисководами CD-RW, немного уступая им в скорости чтения и времени доступа к диску, но превосходя при этом в скорости записи.

Другим вариантом сменных накопителей, основанных на использовании мягких магнитных дисков, является так называемая флоптическая технология. Это решение подразумевает, что позиционирование головки чтения/записи осуществляется при помощи луча лазера на служебную дорожку (servo-track), а сами операции чтения и записи - стандартным магнитным способом.

У современных устройств скорость передачи данных составляет 1,1 Мбайт/с (ATAPI). У SCSI-накопителей этот показатель еще выше - до 4 Мбайт.

Стримеры. Они используются для архивирования или резервного копирования, потому что носителем информации в них служит магнитная лента (лавсан, полиэфирной или ацетатной пленки), покрытой ферролаком, нанесенным в магнитном поле с целью ориентации плоских доменов по оси легкого намагничивания.

В зависимости от типа накопителя и, соответственно, носителя, применяются ленты разной ширины и длины, начиная от 3,61 мм для миникассет до 35 мм для катушек (бобин). Чаще используется лента ширины 12,7 мм; при большей ширине возникают перекосы ленты и усложняется блок магнитных, головок. Размещение информации зависит от ширины ленты. На узких лентах информация записывается последовательным кодом, на широких - параллельным. Применяется также запись параллельно-последовательным кодом.

На рисунке 1.21 показано размещение информации на МЛ при последовательно-параллельной записи на 11 дорожках. Каждой дорожке соответствует своя магнитная головка: 8 информационных, головка синхроимпульсов, головка начала зоны. Наибольшее время тратится на поиск зоны - оно может достигать нескольких минут в зависимости от расположения искомой зоны на ленте. Лентопротяжные механизмы обеспечивают продвижение ленты со скоростями от 0,9 до 6,3 м/с. и скорость обмена информацией от 30 Кбайт/с до 1,5 Мбайт/с. Для обеспечения быстрого пуска и останова ленты в лентопротяжном механизме НМЛ имеются вакуумные колонки, которые являются буферными устройствами, содержащими определенный запас ленты в виде компенсационной петли.

а ) размещение на ленте зон произвольной длины;

б ) размещение информации в зоне

Рисунок 1.21 - Размещения информации при последовательно-параллельной форме размещения информации на магнитной ленте НМЛ

Контроллеры НМЛ выполняют функции управления режимами работы накопителя по командам, поступающим от ЭВМ. Контроллеры НМЛ стандартизованы и позволяют подключать до 8-ми накопителей разных типов в любом сочетании к каналу ЭВМ.

НМЛ подключаются к контроллеру с помощью стандартного интерфейса. Наиболее часто используются 8 шин управления, 4 шины признаков состояния и 8 шин ответа. Шины управления и шины признаков являются общими для всех НМЛ, подключенных к контроллеру.

Оптические и магнитооптические накопители. Оптические внешние ЗУ имеют высокую плотность записи информации, на несколько порядков большую плотности магнитных ВЗУ, так как для регистрации одного бита достаточно участка на носителе с размерами порядка длины волны излучаемого лазером света(порядка 0,5 мкм). Этот тип внешних ЗУ имеет высокое быстродействие и надежность.

Как запись на оптический носитель - оптический диск, так и воспроизведение с него, осуществляются лазерным лучем. Лазеры способны генерировать и усиливать электромагнитные колебания в диапазонах 0,4 мм...0,78 мкм (инфракрасная часть оптического спектра, это мазеры), 0,78 ...0,38 мкм (волны видимого света) и 0,38...2 нм (ультрафиолетовая часть спектра).

Цифровой оптический диск состоит из рабочего (регистрирующего, информационного) слоя, на который наносится информационная сигналограмма в виде определенных чередований его состояний, и основы, на которой находится этот рабочий слой. На рисунке 1.22 показана конструкция двухстороннего компакт-диска фирмы Philips, в котором две прозрачные основы с рабочими слоями соединены вместе и образуют замкнутое пространство для рабочих слоев.

Рисунок 1.22 - Конструкция двустороннего оптического диска

Имеются отражающий зеркальный слой и воздушный промежуток. Подложка выполнена из пластика. В качестве материала рабочего слоя применяются теллур и его сплавы, сплав селена, индия, меди, алюминия, никеля и цинка.

Конструкция оптической головки, предназначенной для записи и считывания дисков, приведена на рисунке 1.23. Наиболее распространены компакт-диски диаметром 119 мм (4,7 дюймов). На однократно записываемом диске такого диаметра располагается 550 либо 680 Мбайт. Производятся так же диски диаметром 80 мм емкостью 200 Мбайт

Рисунок 1.23 - Оптическая головка комбинированного типа для дисков с перезаписью

Устройства записи работают в трех режимах. В односеансном режиме запись всего диска должна осуществляться за один проход без перерывов. Многосеансный режим позволяет записывать данные за несколько сеансов, в результате чего информация на диске представляется в виде отдельных томов, напоминающих логические разделы жесткого диска и инкрементный режим позволяет записать часть данных, остановиться, а затем продолжить запись.

Оптическое дисковое ВЗУ состоит из двух частей: накопителя на оптических дисках (НОД) и устройства управления (УУ), приведенных на рисунке 1.24.

Рисунок 1.24 - Обобщенная структурная схема оптического дискового ВЗУ

В накопителе осуществляются процессы записи, хранения, считывания, стирания и поиска информации.

Связь УУ и НОД осуществляется по шинам: команд, состояния, адреса и по линиям: данных записи, данных воспроизведения, синхронизации данных воспроизведения.

Канал записи - воспроизведения (КЗВ) представляет собой часть информационного канала ВЗУ на ОД. С его помощью реализуется запись и воспроизведение информации на ОД. Он состоит из оптической и электрической части. Оптическую часть канала называют оптической головкой (ОГ).

Электрическая часть КЗВ в процессе записи преобразует информационные сигналы, поступающие из контроллера, в форму, пригодную для записи на ОД, и управляет непосредственно реализацией процесса записи путем изменения интенсивности лазерного луча, падающего на точку записи ОД, в соответствии с информационными сигналами. При воспроизведении электрическая часть КЗВ обрабатывает электрические сигналы, поступающие из фотоприемника: формирует, детектирует, распознает и передает их в контроллер.

В быстродействующих МО-накопителях в режимах записи и чтения используется буферная кэш-память большого объема (от 4 Мбайт).

Система поиска информации в НОД включает в себя позиционер оптической головки, привод ОД а также в случае многодисковых НОД систему хранения, выбора и смены ОД.

Позиционер ОГ служит для перемещения ОГ на заданную дорожку ОД и удержания светового луча на дорожке в процессе записи и воспроизведения.

На рисунке 1.25 показана структурная схема CD ROM.

Рисунок 1.25 - Структурная схема CD-ROM

Состав:

- сервосистема управления вращением диска;

- сервосистема позиционирования лазерного считывающего устройства;

- сервосистема автофокусировки;

- сервосистема радиального слежения;

- система считывания;

- схема управления лазерным диодом.

Сервосистема управления вращением диска обеспечивает постоянство линейной скорости движения дорожки считывания на диске относительно лазерного пятна. Характерными признаками исправной работы являются четко прослеживающиеся фазы:

– старт и разгон вращения диска;

– установившийся режим вращения;

– интервал торможения до полной остановки;

– съем диска лотком каретки и вынос его наружу из дисковода.

На рисунке 1.26 показана структура связей оптико-электронной системы считывания информации.

Рисунок 1.26 - Структура связей оптико-электронной системы

считывания информации

Сервосистема позиционирования головки считывания информации обеспечивает плавное подведение головки к заданной дорожке записи с ошибкой, не превышающей половины ширины дорожки в режимах поиска требуемого фрагмента информации и нормального воспроизведения. Сервосистема радиального слежения обеспечивает удержание луча лазера на дорожке и оптимальные условия считывания информации.

Контроль и управление вертикальным перемещением фокусирующей линзы осуществляется под воздействием сервофокуса. Эта система обеспечивает точную фокусировку лазерного луча в процессе работы на рабочей поверхности диска.

Система считывания информации содержит фотодетекторную матрицу и дифференциальные усилители сигналов. О нормальной работе этой системы можно судить по наличию высокочастотных сигналов на ее выходе при вращении диска.

Система управления лазерным диодом обеспечивает номинальный ток возбуждения диода в режимах пуска диска и считывания информации. Признаком нормальной работы системы является наличие ВЧ-сигнала амплитудой около 1 В на выходе системы считывания.

ВЗУ на ЦМД – содержащих материалах. Цилиндрические магнитные домены (ЦМД) представляют собой изолированные однородно намагниченные области магнетика в форме круговых цилиндров, направление вектора намагниченности в которых противоположно направлению намагниченности остальной части магнетика.

Для создания ЦМД на практике используются нанесенные на подложку тонкие плоскопараллельные пластины - пленки (толщиной от 1 до 100 мкм) магнитных материалов с наведенной в процессе изготовления анизотропией, обладающие малой остаточной индукцией порядка 0,01 - 0,02 тесла.

ВЗУ на основе голографии. Использование лазерной техники для ввода, хранения и выдачи информации в форме объемных изображений позволило создать голографические средства отображения (СО). Объем памяти голографических ЗУ практически неограничен: теоретически достижимая плотность записи с помощью двумерных голограмм - 410 8 бит/см2, а с помощью объемных голограмм - 41012 бит/см 3 .

Внешняя (долговременная) память

Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации (программы, документы, аудио- и видеоклипы и пр.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем , или дисководом , а хранится информация на носителях (например, дискетах).

Магнитный принцип записи и считывания информации. В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД), или винчестерах, в основу записи информации положено намагничивание ферромагнетиков в магнитном поле, хранение информации основывается на сохранении намагниченности, а считывание информации базируется на явлении электромагнитной индукции.

В процессе записи информации на гибкие и жесткие магнитные диски головка дисковода с сердечником из магнито-мягкого материала (малая остаточная намагниченность) перемещается вдоль магнитного слоя магнитожесткого носителя (большая остаточная намагниченность). На магнитную головку поступают последовательности электрических импульсов (последовательности логических единиц и нулей), которые создают в головке магнитное поле. В результате последовательно намагничиваются (логическая единица) или не намагничиваются (логический нуль) элементы поверхности носителя.

В отсутствие сильных магнитных полей и высоких температур элементы носителя могут сохранять свою намагниченность в течение долгого времени (лет и десятилетий).

При считывании информации при движении магнитной головки над поверхностью носителя намагниченные участки носителя вызывают в ней импульсы тока (явление электромагнитной индукции). Последовательности таких импульсов передаются по магистрали в оперативную память компьютера.

Гибкие магнитные диски. Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель информации называется дискетой. В центре дискеты имеется приспособление для захвата и обеспечения вращения диска внутри пластмассового корпуса. Дискета вставляется в дисковод, который вращает диск с постоянной угловой скоростью.

При этом магнитная головка дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска, на которую и производится запись или с которой производится считывание информации. Информационная емкость дискеты невелика и составляет всего 1,44 Мбайт. Скорость записи и считывания информации также мала (составляет всего около 50 Кбайт/с) из-за медленного вращения диска (360 об. /мин).

В целях сохранения информации гибкие магнитные диски необходимо предохранять от воздействия сильных магнитных полей и нагревания, так как такие физические воздействия могут привести к размагничиванию носителя и потере информации.

Жесткие магнитные диски. Жесткий магнитный диск представляет собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с большой угловой скоростью (рис. 4.6).

За счет гораздо большего количества дорожек на каждой стороне дисков и большого количества дисков информационная емкость жесткого диска может в сотни тысяч раз превышать информационную емкость дискеты и достигать 150 Гбайт. Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика (может достигать 133 Мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков (до 7200 об./мин).

Рис. 4.6. Жесткий магнитный диск

В жестких дисках используются достаточно хрупкие и миниатюрные элементы (пластины носителей, магнитные головки и пр.), поэтому в целях сохранения информации и работоспособности жесткие диски необходимо оберегать от ударов и резких изменений пространственной ориентации в процессе работы.

Оптический принцип записи и считывания информации. В лазерных дисководах CD-ROM и DVD-ROM используется оптический принцип записи и считывания информации.

В процессе записи информации на лазерные диски для создания участков поверхности с различными коэффициентами отражения применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера. Информация на лазерном диске записывается на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью.

При соблюдении правил хранения (в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.

В процессе считывания информации с лазерных дисков луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Так как поверхность лазерного диска имеет участки с различными коэффициентами отражения, то отраженный луч также меняет свою интенсивность (логические 0 или 1). Затем отраженные световые импульсы преобразуются с помощью фотоэлементов в электрические импульсы и по магистрали передаются в оперативную память.

Лазерные дисководы и диски. Лазерные дисководы (CD-ROM и DVD-ROM - рис. 4.7) используют оптический принцип чтения информации.

На лазерных CD-ROM (CD - Compact Disk, компакт-диск) и DVD-ROM (DVD - Digital Video Disk, цифровой видеодиск) дисках хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий: ROM (Read Only Memory - только чтение). Производятся такие диски путем штамповки и имеют серебристый цвет.

Информационная емкость CD-ROM диска может достигать 650 Мбайт, а скорость считывания информации в CD-ROM-накопителе зависит от скорости вращения диска. Первые CD-ROM-накопители были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили 52-скоростные CD-ROM-накопители, которые обеспечивают в 52 раза большую скорость считывания информации (до 7,8 Мбайт/с).

DVD-диски имеют гораздо большую информационную емкость (до 17 Гбайт) по сравнению CD-дисками. Во-первых, используются лазеры с меньшей длиной волны, что позволяет размещать оптические дорожки более плотно. Во-вторых, информация на DVD-дисках может быть записана на двух сторонах, причем в два слоя на одной стороне.

Рис. 4.7. CD-ROM и DVD-ROM

Первое поколение DVD-ROM-накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. В настоящее время 16-скоростные DVD-ROM-дисководы достигают скорости считывания до 21 Мбайт/с.

Существуют CD-R и DVD-R-диски (R - recordable, записываемый), которые имеют золотистый цвет. Информация на такие диски может быть записана, но только один раз. На дисках CD-RW и DVD-RW (RW - ReWntable, перезаписываемый), которые имеют "платиновый" оттенок, информация может быть записана многократно.

Для записи и перезаписи на диски используются специальные CD-RW и DVD-RW-дисководы, которые обладают достаточно мощным лазером, позволяющим менять отражающую способность участков поверхности в процессе записи диска. Такие дисководы позволяют записывать и считывать информацию с дисков с различной скоростью. Например, маркировка CD-RW-дисковода "40x12x48" означает, что запись CD-R-дисков производится на 40-кратной скорости, запись CD-RW-дисков - на 12-кратной, а чтение - на 48-кратной скорости.

Flash-память. Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Карты flash-памяти (рис. 1.8) не имеют в своем составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах (портативных компьютерах, цифровых камерах и др.).

Рис. 4.8. Карты flash-памяти

Flash-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители, встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт. Информационная емкость карт памяти может достигать 512 Мбайт.

К недостаткам flash-памяти следует отнести то, что не существует единого стандарта и различные производители изготавливают несовместимые друг с другом по размерам и электрическим параметрам карты памяти.

Вопросы для размышления

1. Каковы основные правила хранения и эксплуатации различных типов носителей информации?

Практические задания

4.4. Составить сравнительную таблицу основных параметров устройств хранения информации (емкость, скорость обмена, надежность хранения информации, цена хранения одного мегабайта).

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ставропольский технологический институт сервиса

Филиал ЮРГУЭС

Контрольная работа

тема___________________________________________________________________

_______________________________________________________________________

по дисциплине Информатика

Выполнила студентка группы ИСТ 031 ЗУ _______________ « »

Проверил к. т. н., доцент _______________ « »

Ставрополь 2003

Введение................................................................................................

1. Виды магнитных дисковых накопителей.........................................

2. Накопители на гибких магнитных дисках.......................................

3. Накопители на жестких магнитных дисках.....................................

Заключение............................................................................................

Используемые источники информации..............................................

Введение.

Выпускаемые накопители информации представляют собой гамму запоминающих устройств с различным принципом действия физическими и технически эксплуатационными характеристиками. Основным свойством и назначением накопителей информации является ее хранение и воспроизведение. Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации различают: электронные, дисковые и ленточные устройства. Обратим особое внимание на дисковые магнитные накопители – накопители на жестких магнитных дисках.

1. Виды накопителей на магнитных дисках

Магнитные диски используются как запоминающие устройства,позволяющие хранить информацию долговременно, при отключенном питании. Для работы с Магнитными Дисками используется устройство, называемое накопителем на магнитных дисках (НМД).

Основные виды накопителей:

· накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);

· накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);

· накопители на магнитной ленте (НМЛ);

· накопители CD-ROM, CD-RW, DVD.

Им соответствуют основные виды носителей:

· гибкие магнитные диски (Floppy Disk ) (диаметром 3,5’’ и ёмкостью 1,44 Мб; диаметром 5,25’’ и ёмкостью 1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически не используются, выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25’’, тоже прекращён)), диски для сменных носителей;

· жёсткие магнитные диски (Hard Disk );

· кассеты для стримеров и других НМЛ;

· диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.

Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения/воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации, различают: электронные, дисковые и ленточные устройства.

Основные характеристики накопителей и носителей:

· информационная ёмкость;

· скорость обмена информацией;

· надёжность хранения информации;

· стоимость.

Остановимся подробнее на рассмотрении вышеперечисленных накопителей и носителей.

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Как правило, магнитные запоминающие устройства состоят из собственно устройств чтения/записи информации и магнитного носителя , на который, непосредственно осуществляется запись и с которого считывается информация. Магнитные запоминающие устройства принято делить на виды в связи с исполнением, физико-техническими характеристиками носителя информации и т.д. Наиболее часто различают: дисковые и ленточные устройства. Общая технология магнитных запоминающих устройств состоит в намагничивании переменным магнитным полем участков носителя и считывания информации, закодированной как области переменной намагниченности. Дисковые носители, как правило, намагничиваются вдоль концентрических полей – дорожек, расположенных по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагничивание достигается за счет создания переменного магнитного поля при помощи головок чтения/записи. Головки представляют собой два или более магнитных управляемых контура с сердечниками, на обмотки которых подается переменное напряжение. Изменение величины напряжения вызывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и, при намагничивании носителя, означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1.

Обычно НМД состоит из следующих частей:

• контроллер дисковода,
• собственно дисковод,
• интерфейсные кабеля,
• магнитный диск

Магнитный диск представляет собой основу с магнитным покрытием, которая вращается внутри дисковода вокруг оси.

Магнитное покрытие используется в качестве запоминающего устройства.

Магнитные Диски бывают: жесткие(Винчестер) и гибкие(Флоппи).
Накопитель на жестких магнитных дисках - НЖМД(HDD).
Накопитель на гибких магнитных дисках - НГМД(FDD).

Кроме НЖМД и НГМД довольно часто используют сменные носители. Довольно популярным накопителем является Zip. Он выпускается в виде встроенных или автономных блоков, подключаемых к параллельному порту. Эти накопители могут хранить 100 и 250 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5’’, обеспечивают время доступа, равное 29 мс, и скорость передачи данных до 1 Мб/с. Если устройство подключается к системе через параллельный порт, то скорость передачи данных ограничена скорость параллельного порта.

К типу накопителей на сменных жёстких дисках относится накопитель Jaz. Ёмкость используемого картриджа - 1 или 2 Гб. Недостаток - высокая стоимость картриджа. Основное применение - резервное копирование данных.

В накопителях на магнитных лентах (чаще всего в качестве таких устройств выступают стримеры ) запись производится на мини-кассеты. Ёмкость таких кассет - от 40 Мб до 13 Гб, скорость передачи данных - от 2 до 9 Мб в минуту, длина ленты - от 63,5 до 230 м, количество дорожек - от 20 до 144.

2. Накопители на гибких магнитных дисках.

Накопители на гибких дисках (дискетах, флоппи-дисках) позволяют переносить документы с одного компьютера на другой, хранить информацию. Основным недостатком накопителя служит его малая емкость (всего 1,44 Мб) и ненадежность хранения информации. Однако именно этот способ для многих российских пользователей является единственной возможностью перенести информацию на другой компьютер. На компьютерах последних лет выпуска устанавливаются дисководы для дискет размером 3,5 дюйма (89мм). Раньше использовались накопители размером 5,25 дюймов. Они, не смотря на свои размеры, обладают меньшей емкостью и менее надежны и долговечны. Оба типа дискет обладают защитой от записи (перемычка на защитном корпусе дискеты). В последнее время стали появляться альтернативные устройства: внешние дисководы, с дисками емкостью до 1,5 Гб и намного большей скоростью чтения, нежели дисковод флоппи-дисков, однако они ещё мало распространены и весьма недёшевы.

Накопитель на съемном гибком магнитном диске (флоппи). Флоппи-диск имеет пластиковую основу и находится в специальном пластиковом кожухе. Флоппи-диск вставляется в FDD вместе с кожухом. Флоппи-диск (в FDD) вращается внутри кожуха со скоростью 300 об/мин. На данный момент в IBM PC используются 2 типа FDD: 5.25" и 3.5". Дискета 5.25" заключена в гибкий пластиковый кожух. Дискета 3.5" заключена в жесткий пластиковый кожух. HDD являются более скоростными устройствами, чем FDD.

Дискета или гибкий диск - компактное низкоскоростное малой ёмкости средство хранение и переноса информации. Различают дискеты двух размеров: 3.5”, 5.25”, 8” (последние два типа практически вышли из употребления).

3.5” дискета 5.25” дискета

Конструктивно дискета представляет собой гибкий диск с магнитным покрытием, заключенный в футляр. Дискета имеет отверстие под шпиль привода, отверстие в футляре для доступа головок записи-чтения (в 3.5” закрыто железной шторкой), вырез или отверстие защиты от записи. Кроме того 5.25” дискета имеет индексное отверстие, а 3.5” дискета высокой плотности - отверстие указанной плотности (высокая/низкая). 5.25” дискета защищена от записи, если соответствующий вырез закрыт. 3.5” дискета наоборот - если отверстие защиты открыто. В настоящее время практически только используются 3.5” дискеты высокой плотности.

Для дискет используются следующие обозначения:

SS single side - односторонний диск (одна рабочая поверхность).

DS double side - двусторонний диск.

SD single density - одинарная плотность.

DD double density - двойная плотность.

HD high density - высокая плотность.

Накопитель на гибких дисках принципиально похож на накопитель на жестких дисках. Скорость вращения гибкого диска примерно в 10 раз медленнее, а головки касаются поверхности диска. В основном структура информации на дискете, как физическая так и логическая, такая же как на жестком диске. С точки зрения логической структуры на дискете отсутствует таблица разбиения диска.

Работу контроллера НГМД удобно рассмотреть отдельно в режимах записи и считывания байта данных.

Режим записи включается низким уровнем линии РС0(вывод 14 DD1). При этом НГМД переводится в режим "Запись" (активен сигнал WRDATA). Записываемый байт заносится в порт А и его восьмиразрядный код поступает на вход многофункционального регистра DD2. Управление режимом работы этого регистра осуществляется битовым счетчиком DD9 и дешифратором DD10. После записи предыдущего байта, счетчик находится в состоянии сброса, и на всех его выходах присутствуют сигналы логического нуля. При таком состоянии входных сигналов дешифратор DD10 на выводе 7 формирует сигнал логического нуля, который совместно с низким уровнем на выводе 2 элемента DD17.1 разрешает запись параллельного кода в регистр DD2. При любом другом состоянии счетчика регистр переводится в режим сдвига.

Низким уровнем РС0 на элементе DD13. 4 блокируется канал считывания информации с НГМД RDDATA. Логический нуль, поступающий на входы S триггера DD11.1 после инвертирования элементом DD14.1 сигнала блокировки, устанавливает логическую единицу на выводе 5 триггера DD11.1. Через инвертор DD14.3 на входы сброса счетчиков DD7 и DD8 поступает сигнал низкого уровня, что обеспечивает их непрерывную работу. Сигналы, снимаемые с 8 и 9 вывода счетчика DD8, на элементах DD14.4,DD15.1, DD15.2 формируют соответственно последовательности ИСС и ИСД. Импульс ИСД после инвертирования элементом DD14.6 поступает на тактовый вход регистра DD2. При поступлении тактового импульса происходит сдвиг вправо параллельного кода, записанного в регистр, и на выводе 20 появляется очередной бит этого кода. Сигналы записи формируются элементами DD13.1,DD13.2 и DD13.3. В момент действия высокого уровня ИСД на выводе 2 DD13.1 присутствует записываемый бит. Через элементы DD13.1 и DD13.2 бит поступает на вход буферного усилителя DD6, а затем и на линию сигнала записи НГМД (WRDATA). Согласно временной диаграмме, приведенной на рис. 8, сигнал ИСС находится в это время в состоянии логического нуля. Поэтому прохождение сигналов через элемент DD133 запрещено. После того, как сигнал ИСД перейдет в состояние логического нуля, прохождение информационного бита на запись через элемент DD13.1 станет невозможно. При активном уровне ИСС через открытые элементы DD13.3, DD13.2 и буфер DD6 на линию WR DATA поступит логическая единица, сформированная на выводе 12 дешифратора DD10. Таким образом, в момент действия ИСД на линию записи НГМД будут поступать информационные биты, а в момент действия ИСС - единичные синхробиты. Подсчет количества записанных бит ведет счетчик DD9. После прохождения восьмого импульса ИСД его выводы перейдут в нулевое состояние, что вызовет установку триггера готовности: на выводе 9 DD12.2 появится логическая единица. Состояние триггера готовности программно опрашивается ДОС по линии РВ7. При обнаружении единицы в этом разряде ПЭВМ запишет новый байт в порт А DD1 (адрес F000H), при этом на элементах DD15.4, DD16.4, DD16.1, DD16.2 сформируется сигнал сброса триггера готовности. Таким образом, происходит записывание и считывание информации на НГМД.

3. Накопители на жестком магнитном диске (HDD)

Накопители на жёстком диске (винчестеры ) предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования и т.д. Наличие жёсткого диска значительно повышает удобство работы с компьютером. Для пользователя накопители не жёстком диске отличаются друг от друга, прежде всего, своей ёмкостью, т.е. тем, сколько информации помещается на диске. Сейчас компьютеры в основном оснащаются винчестерами от 520 Мбайт и более. Компьютеры, работающие, как файл серверы, могут оснащаться винчестером 4 - 8 Мбайт и не одним.

Накопитель на несъемном магнитном диске, созданный на основе спец. технологии (винчестерская технология - отсюда название). Магнитный диск Винчестера (на металлической основе) имеет большую плотность записи и большое число дорожек. Винчестер может иметь несколько Магнитных Дисков. НЖМД типа Винчестер созданы в 1973 г. Все магнитные диски Винчестера (объединенные в пакет дисков) - герметически упакованы в общий кожух. Магнитные диски НЕ могут изыматься из HDD и заменяться на аналогичные!!!

Магнитные головки объединены в единый блок (блок магнитных головок). Этот блок по отношению к дискам перемещается радиально. Во время работы PC Пакет Дисков все время вращается с постоянной скоростью (3600 об/мин). При считывании/записи информации блок магнитных головок перемещается (позиционируется) в заданную область, где производиться посекторное считывание/запись информации. В силу инерционности процесса обработки информации и большой скорости вращения пакета дисков возможна ситуация, когда блок магнитных головок не успеет считать очередной сектор. Для решения этой проблемы используется метод чередования секторов (секторы нумеруются не по порядку, а с пропусками). Например, вместо того, чтобы нумеровать секторы по порядку: 1 2 3 4 5 6 7 ... , их нумеруют так: 1 7 13 2 8 14 3 9 ...
В последнее время появились более скоростные SCSI-контроллеры, которые обеспечивают достаточную скорость обработки информации, и необходимость в чередовании секторов - отпадает.

Итак, накопитель содержит один или несколько дисков (Platters), т.е. это носитель, который смонтирован на оси - шпинделе, приводимом в движение специальным двигателем (часть привода). Скорость вращения двигателя для обычных моделей составляет около 3600 об/мин. Понятно, чем выше скорость вращения, тем быстрее считывается информация с диска (разумеется, при постоянной плотности записи), однако пластины носителя при больших оборотах могут просто физически разрушиться. Тем не менее в современных моделях винчестеров скорость вращения достигает 4500, 5400 или даже 7200 об/мин.

Сами диске представляют собой обработанные с высокой точностью керамические или алюминиевые пластины, на которые нанесен специальный магнитный слой (покрытие). В некоторых случаях используются даже стеклянные пластины. Надо отметить, что за последние годы технология изготовления этих деталей ушла далеко вперед. В старых накопителях магнитное покрытие обычно выполнялось из оксида железа. В настоящее время для покрытий используются гамма-феррит-оксид, изотропный оксид и феррит бария, однако наиболее широкое распространение получили диски с напыленным магнитным слоем, а точнее, с металлической пленкой (например, кобальта).

Количество дисков может быть различным - от 1 до 5 и выше, число рабочих поверхностей при этом соответственно в 2 раза больше, правда, не всегда. Иногда наружные поверхности крайних дисков или одного из них не используются для хранения данных, при этом число рабочих поверхностей уменьшается и может оказаться нечетным.

Наиболее важной частью любого накопителя являются головки чтения/записи (read/write head). Как правило, они находятся на специальном позиционере, который напоминает рычаг звукоснимателя на проигрывателе грампластинок (тонарм). Это и есть вращающийся позиционер головок (head actuator). К слову сказать, существуют также и линейные позиционеры, по своему принципу движения напоминающие тангенциальные тонармы.

В настоящее время известно по крайней мере несколько типов головок, используемых в винчестерах: монолитные, композитные, тонкопленочные и магнитно-резистивные (magneto-resistance, MR). Монолитные головки, как правило изготовлены из феррита, которые является достаточно хрупким материалом. К тому же конструкция таких головок принципиально не допускает высоких плотностей записей. Композитные головки меньше и легче, чем монолитные. Обычно это стекло на керамическом основании; например, используются сплавы, включающие в себя такие материалы, как железо, алюминий и кремний. Керамические головки более прочные и обеспечивают более близкое расстояние до магнитной поверхности носителя, что в свою очередь ведет к увеличению плотности записи. При изготовлении тонкопленочных головок используют метод фотолитографии, хорошо известный полупроводниковой промышленности. В этом случае слой проводящего материала осаждается на неметаллическом основании.

Одним из самых перспективных в настоящее время считают магнитно-резистивные головки, разработанные фирмой IBM. Их производство начали также компании Fujitsu и Seagate. Собственно магнитно-резистивная головка представляет из себя сборку из двух головок: тонкопленочной для записи и магнитно-резистивной для чтения. Каждая из головок оптимизирована под свою задачу. Оказывается, магнитно-резистивная головка при чтении как минимум в три раза эффективнее тонкопленочной. Если тонкопленочная головка имеет обычный индуктивный принцип действия, т.е. переменный ток рождает магнитное поле, то в магнитно-резистивном (по определению) изменение магнитного потока меняет сопротивление чувствительного элемента. Магнитно-резистивные головки по сравнению с другими позволяют почти на 50% увеличить плотность записи на носителе. Все современные винчестеры от IBM оснащаются только этими головками. Новые разработки IBM в области жестких дисков позволяют обеспечить плотность записи 10 Гбит на квадратный дюйм, что примерно в 30 раз больше, чем сейчас. Речь идет о Giant MR-головках.

Заметим, что в современных винчестерах головки как бы “летят” на расстоянии доли микрона (обычно около 0,13 мкм) от поверхности дисков, не касаясь их. Кстати, в жестких дисках выпуска 80 года это расстояние составляло еще 1,4 мкм, в перспективных же моделях ожидается его уменьшение до 0,05 мкм.

На первых моделях винчестеров позиционер головок перемещался обычно с помощью шагового двигателя. В настоящее время для этой цели используются преимущественно линейные (типа voice coil, или “звуковая катушка”) двигатели, иначе называемые соляноидными. К их преимуществам можно отнести относительно высокую скорость перемещения, практическую нечувствительность к изменениям температуры и положения привода. Кроме того при использовании соляноидных двигателей реализуется автоматическая парковка головок записи/чтения при отключении питании винчестера. В отличие от накопителей с шаговым двигателем не требуется периодическое переформатирование поверхности носителя.

Привод движения головок представляет из себя замкнутую сервосистему, для нормального функционирования которой необходимо предварительно записанная сервоинформация. Именно она позволяет позиционеру постоянно знать свое точное местоположение. Для записи в сервоинформации система позиционирования может использовать выделенные и/или рабочие поверхности носителя. В зависимости от этого различают выделенные, встроенные и гибридные сервосистемы. Выделенные системы достаточно дороги, однако имеют высокое быстродействие, поскольку практически не тратят времени для получения сервоинформации. Встроенные сервосистемы существенно дешевле и менее критичны к механическим ударам и колебаниям температуры. К тому же они позволяют сохранять на диске больше полезной информации. Тем не менее такие системы, как правило медленнее выделенных. Гибридные сервоситемы используют преимущества двух вышеназванных, т.е. большую емкость и высокую скорость. Большинство современных винчестеров массового применения используют встроенную сервоинформацию.

Кроме всего перечисленного, внутри любого винчестера обязательно находится печатная плата с электронными компонентами, которые необходимы для нормального функционирования устройства привода. Например, электроника расшифровывает команды контроллера жесткого диска, стабилизирует скорость вращения двигателя, генерирует сигналы для головок записи и усиливает их от головок чтения и т.п. В настоящее время в ряде винчестеров применяются даже цифровые сигнальные процессоры DSP (Digital Signal Processor).

Непременными компонентами большинства винчестеров являются специальные внутренние фильтры. По понятным причинам большое значение для работы жестких дисков имеет частота окружающего воздуха, поскольку грязь или пыль могут вызвать соударение головки с диском, что однозначно приведет к выходу его из строя.

Как известно, для установки дисковых накопителей в системном блоке любого персонального компьютера предусмотрены специальные монтажные отсеки. Габаритные размеры современных винчестеров характеризуются форм-фактором. Форм-фактор указывает горизонтальные и вертикальные размеры винчестера. В настоящее время горизонтальный размер жесткого диска может быть определен одним из следующих значений: 1,8; 2,5; 3,5 или 5,25 дюйма (действительный размер корпуса винчестера чуть больше). Вертикальный размер характеризуется обычно такими параметрами, как Full Height (FH), Half-Height (HH), Third-Height (или Low-Profile, LP). Винчестеры “полной” высоты имеют вертикальный размер более 3,25’’(82,5 мм), “половинной” - 1,63’’ и “низкопрофильной” - около 1’’. Необходимо помнить, что для установки привода, имеющего меньший форм-фактор, чем монтажный отсек в системном блоке, придется использовать специальные крепления.

Заключение

Развитие электронной промышленности осуществляется такими быстрыми темпами, что буквально через один год, сегодняшнее "чудо техники" становится морально устаревшим. Однако принципы устройства компьютера остаются неизменными.

По словам специалистов, в скором времени компании не будет комплектовать персональные компьютеры дисководами - их заменят USB-накопители на флэш-памяти емкостью 16 мегабайт, которые сначала предполагается устанавливать на компьютеры класса hi-end, а затем, при положительной реакции покупателей, на все десктопы. Dell уже исключила дисководы из стандартной комплектации ноутбуков. В компьютеры Macintosh уже пять лет не устанавливаются флоппи-дисководы.

CD и DVD-диски могут занимать передовые позиции в технологиях хранения данных, однако достаточно старомодные механические ленточные накопители до сих пор играют важную роль в хранении больших объемов информации. Мало того, эта роль столь велика, что ученые IBM разработали механизм записи 1 терабайта(что составляет 1 триллион байт данных) на линейном цифровом ленточном катридже. Это величина, по утверждению разработчиков, приблизительно в 10 раз больше любого другого доступного сейчас объема ленточных накопителей. Такой объем информации равносилен 16 дням непрерывного воспроизведения DVD-видео, или в 8 000 раз больше того объема информации, который человеческий мозг сохраняет за время всей жизни. Хотя накопитель на магнитной ленте сложно представить в домашнем интерьере на настольных ПК, для среднего и крупного бизнеса эта технология остается вполне актуальной при резервном хранении данных, к тому же лента менее уязвима для взлома и воровства информации. Новейшая технология позволяет упаковать накопитель с высокой плотностью записи данных так, что он становится довольно компактным. В долгосрочной перспективе, возможно снижение затрат компаний на хранение данных. В то время, как сейчас средняя стоимость хранения информации на магнитной ленте составляет около $1 за 1Гб, возможно снижение этих затрат до 5 центов за Гб. Для сравнения, стоимость хранения 1 Гб информации на жестком диске составляет сейчас $8-10, а на устройствах на основе полупроводников - около $100 за Гб. Новые технологии хранения данных на МЛ приобретут важную роль в таких информационное емких отраслях, как, например, горное дело или архивы. Также необходимость увеличения объемов хранимой информации возникает у корпораций и ученых во всех дисциплинах, от геофизики до социологии. К примеру, академические занятия требуют системы, позволяющей осуществлять долгосрочный повторный доступ к данным с возможностью создания множества копий и их легкого перемещения в любое место. Первый накопитель на магнитной ленте был создан 50 лет назад, тогда разработка IBM Model 726 могла хранить всего 1,4МБ информации, приблизительно столько, сколько сейчас помещается на обычный гибкий диск, а катушка для ленты имела около 12 дюймов в диаметре. Для сравнения, последняя разработка специалистов IBM с возможностью хранения 1ТБ помещается в картридж размером с почтовый конверт, а объем хранимой в нем информации эквивалентен содержимому 1.500 CD. По словам представителей компании, план возможного массового выпуска терабайтных картриджей будет включать выпуск промежуточных продуктов в течение нескольких лет. За это время планируется выпустить картриджи объемом 200,400, а потом и 600ГБ.

Исследователям удалось изготовить магнитную пленку из сплава кобальта, хрома и платины. Затем с помощью сфокусированного ионного пучка они разрезали пленку на прямоугольные магнитные «островки» размером всего в 26 миллионных долей миллиметра в поперечнике. Это соответствует плотности записи, составляющей 206 ГБ на квадратный дюйм. Правда, запись и считывание информации в этом случае не удастся осуществлять непосредственно, поскольку размер головок намного превышает размер «островков». Следовательно, необходимы новые, более миниатюрные головки. Кроме того, потребуется эффективная синхронизация процедур записи и считывания с движением головок. В прототипе, разработанном в IBM, подобная синхронизация реализована, однако широкое распространение подобных систем потребует значительного усовершенствования технологий создания жестких дисков.

Используемые источники информации

1. Леонтьев В.П. ПК: универсальный справочник пользователя Москва 2000.

2. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. изд.5-е С.-Перетбург, АО «Коруна» 1994.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Презентация на тему: Магнитный принцип записи/считывания информации

1 из 13

Презентация на тему:

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

Магнитный принцип записи и считывания информации Для долговременного хранения информации, её накопления и передачи из поколения в поколение используются материальные носители информации. Материальная природа носителей информации может быть различной: молекулы ДНК, которые хранят генетическую информацию; бумага, на которой хранятся тексты и изображения; магнитная лента, на которой хранится звуковая информация; фото- и киноплёнки, на которых хранится графическая информация; микросхемы памяти, магнитные и лазерные диски, на которых хранятся программы и данные в компьютере и т.д.

№ слайда 3

Описание слайда:

Запись/считывание информации В процессе записи информации на гибкие и жёсткие магнитные диски головка дисковода с сердечником из магнитомягкого материала (малая остаточная намагниченность) перемещается вдоль магнитного слоя магнитожёсткого носителя (большая остаточная намагниченность). В процессе записи информации на магнитную головку поступают последовательности электрических импульсов (последовательности логических единиц и нулей), которые создают в головке магнитное поле. В результате последовательно намагничиваются (логическая единица) или не намагничиваются (логический нуль) элементы поверхности носителя. При считывании информации, наоборот, намагниченные участки носителя вызывают в магнитной головке импульсы тока (явление электромагнитной индукции). Последовательности таких импульсов передаются по магистрали в оперативную память компьютера.

№ слайда 4

Описание слайда:

Жёсткие магнитные диски Накопитель на жёстких магнитных дисках, НЖМД, жёсткий диск, хард, харддиск, HDD, HMDD или винчестер, (англ. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD) - энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах. В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома.

№ слайда 5

Описание слайда:

Характеристики Ёмкость- количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 2000 Гб. Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension) - почти все современные (2002-2008 гг.) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют размер либо 3,5, либо 2,5 дюйма. Время произвольного доступа (англ. random access time) - время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed) - количество оборотов шпинделя в минуту. Надёжность (англ. reliability) - определяется как среднее время наработки на отказ. Количество операций ввода-вывода в секунду - у современных дисков это около 50 оп./сек при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

№ слайда 6

Описание слайда:

Характеристики Потребление энергии - важный фактор для мобильных устройств. Уровень шума - шум, который производит механика накопителя при его работе. Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating) - сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии. Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate): Внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с Внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с Объём буфера: Буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу.

№ слайда 7

Описание слайда:

Жёсткий диск состоит из следующих основных узлов: корпус из прочного сплава, собственно жесткие диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя и блок электроники. Устройство позиционирования головок состоит из неподвижной пары сильных, как правило неодимовых, постоянных магнитов и катушки на подвижном блоке головок. Вопреки расхожему мнению, жесткие диски не герметичны. Внутренняя полость жесткого диска сообщается с атмосферой через фильтр, способный задерживать очень мелкие (несколько мкм) частицы. Это необходимо для поддержания постоянного давления внутри диска при колебаниях температуры корпуса.

№ слайда 8

Описание слайда:

Принцип работы: Принцип работы жестких дисков похож на работу магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки (например, в виде катушки индуктивности с зазором в магнитопроводе). При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки, возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.

№ слайда 9

Описание слайда:

Пластиковые дискеты Первые дискеты представляли собой гибкие пластиковые диски диаметром 8 дюймов, покрытые оксидом железа и помещенные в защитную оболочку, к которой с внутренней стороны была приклеена специальная ткань, очищающая поверхность диска при его вращении. Эти давно устаревшие диски были выпущены корпорацией IBM в 1971 году специально для компьютеров с операционной системой System 370. Действительно, цветные квадраты из пластика со стороной 3,5 дюйма (а именно так выглядит большинство современных гибких дисков) на первый взгляд не имеют ничего общего со своим названием, однако следует помнить, что термин этот обозначает предмет, который выпускался много лет назад, а теперь давно уже скрыт от глаз и помещен в пластиковый корпус. Первые дискеты были в виде гибких пластиковых дисков диаметром 8 дюймов

№ слайда 10

Описание слайда:

По мере того как компьютеры становились все более компактными, то же самое происходило и с дисками. Дискета диаметром 5,25 дюйма появилась в 1976 году. Говорят, что ее размеры соответствуют размерам салфеток для коктейля, которыми пользовались разработчики, обсуждавшие детали нового проекта в одном из бостонских баров. Сегодня же наиболее популярными являются дискеты диаметром 3,5 дюйма, выпущенные корпорацией Sony в 1981 году. Несмотря на то что они уже практически не применяются для переноса файлов с одного компьютера на другой, большинство машин по-прежнему оснащено отсеками для размещения этих небольших накопителей. В результате некоторые мудрые (или, наоборот, сумасшедшие) пользователи до сих пор продолжают копировать на дискеты содержимое своих жестких дисков.

Логическое устройство Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

№ слайда 13

Описание слайда:

Принцип работы Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy-disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин-1. В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

Устройство экстренного уничтожения информации с магнитных носителей 2С-994 «Прибой»

Видимо, уже и ребенку понятно, что в наш новый информационный век огромные капиталы вкладываются не столько в «основные средства производства» (то есть в оборудование, топливо, расходные материалы и прочие вполне вещественные субстанции), сколько в невещественные понятия данных, информации, интеллектуальной собственности и прочей «ерунды». О которой, ввиду ее невещественности, нередко еще судят весьма легкомысленно - особенно по причине широкой распространенности пиратства и «открытости», публичности многих информационных ресурсов. Вместе с тем, объемы и роль «просто информации» в современном мире растут с угрожающей скоростью, а важность и стоимость ее для лиц заинтересованных порой несравнимо выше стоимости субстанций вполне материальных. И развитие вычислительной техники сыграло в этом огромную роль, к настоящему моменту почти полностью вытеснив с рынка неэлектронные источники хранения, обработки и передачи информации. Эти тенденции развития современного мира, с одной стороны, требуют неуклонно повышать качество и надежность электронных систем хранения данных. А с другой - позаботиться о том, чтобы в случае экстренной ситуации ваши драгоценные данные не попали в нежелательные руки. И сегодня в нашем поле зрения оказалось устройство, как раз способствующее последнему положению - то есть уничтожитель информации с магнитных носителей данных, пригодный как для корпоративного, так и для «персонального» использования в том числе, в составе обычного ПК.

Сразу укажем, что рассматриваемое здесь устройство экстренного уничтожения информации с магнитных носителей «Прибой» (2С-994), производимое отечественной компанией « » и рекомендуемое как средство защиты отдельных рабочих мест для работы с информацией, не составляющей государственную тайну, не продается в обычных компьютерных магазинах. Но его там все же можно встретить - в составе «самых обычных» персональных компьютеров (системных блоков) IRBIS компании « », которая и предоставила нам его для испытаний.

Такой компьютер, соответственно, имеет повышенную защищенность и оптимален для госорганов, финансовых структур и просто «хороших людей». :) Устройство экстренного уничтожения информации с жесткого диска предназначено, как вы уже догадались, для экстренного уничтожения информации и вывода из строя установленного в компьютер жесткого диска по инициативе пользователя при попытке несанкционированного доступа. После этого производитель гарантирует, что ни один компьютер не сможет распознать ваш диск, и никто не сможет прочесть/восстановить информацию, хранившуюся на нем. Устройство не оказывает никакого влияния на работу компьютера - как в режиме ожидания, так и в режиме уничтожения. А импульс уничтожает информацию и выводит из строя только данный жесткий диск, не оказывая никакого воздействия на другие компоненты компьютера. Применение устройства возможно независимо от режима работы компьютера, даже если ПК отключен от сети.

Внешний вид и устройство «Прибоя»

Можно только порадоваться чувству юмора создателей «Прибоя», давшего такое игривое название устройству, способному «прибить» жесткий диск на корню - заокеанские коллеги наверняка бы придумали что-то пострашнее типа «терминатора-элиминатора» или, что еще хуже, назвали бы его именем своей жены/подруги/собаки. :)

Поскольку данное устройство является частью компьютеров компании «К-Systems», то говорить о фирменной упаковке и комплекте retail-поставки, очевидно, смысла нет. Поэтому скажем, что сам уничтожитель транспортируется в небольшой картонной коробке с идентифицирующей наклейкой.

Комплектация «Прибоя» включает в себя сам блок уничтожителя, несколько крепежных винтов (для фиксации винчестера в блоке и самого блока в корпусе ПК), краткое описание, комплект из радиоприемника и дистанционного пульта управления (радиопередатчика, 2 шт.), планку на заднюю панель корпуса ПК с необходимыми органами управления, индикации и шнуром питания от сети переменного тока.

Уничтожитель «Прибой» представляет собой тяжелый металлический прямоугольный блок, предназначенный для установки в пятидюймовый отсек системного блока ПК, внутри которого расположена электроника и управляемый электромагнит.

На верхней части корпуса предусмотрено посадочное место для крепления уничтожаемого («прибиваемого») винчестера форм-фактора 3,5 дюйма, причем жесткий диск предполагается устанавливать «вверх ногами», то есть платой наружу и верхней крышкой вниз - почти вплотную к вырезу в металлическом корпусе «Прибоя», который (вырез) закрыт пластиком (см. фото выше).

В таком виде уничтожитель с установленным винчестером занимает по высоте два стандартных пятидюймовых отсека системного блока компьютера (на фото - два нижних отсека),

и благодаря соответствующему расположению боковых крепежных отверстий может быть скрыт спереди обычными передними фальшпанелями отсеков этого корпуса (как будто там ничего и нет;)).

«Передняя» часть корпуса уничтожителя имеет только отверстия для вентиляции, зато задняя часть оснащена двумя «проприетарными» разъемами,

один из которых служит для подвода питания (напрямую от сети переменного тока 220 вольт; «Прибой» не использует никакого питания от компьютера!), а к другому подключаются сигналы управления и индикации. Оба кабеля (питание и сигналы) подводятся к блоку от планки, укрепляемой на задней панели корпуса ПК.

Через нее в корпус вводится сетевой шнур, а на самой планке находится светодиод для индикации текущего состояния устройства и кнопка, нажатием которой можно «прибить» винчестер, то есть уничтожить на нем все данные. Впрочем, лезть «в тыл» корпуса для этого может оказаться и не очень удобно (особенно, если действовать нужно оперативно, а системный блок под столом или в тумбе; кстати, случайного нажатия этой кнопки нужно опасаться и во время прочих действий, например, подключения кабелей сзади). Поэтому для облегчения уничтожения данных в комплекте с «Прибоем» идет радиоблок дистанционного управления, который (по заявлению производителя) способен подать сигнал об уничтожении с расстояния до 100 метров.

Радиоблок состоит из небольшого передатчика, подключаемого внутри корпуса ПК к контактам сигнального разъема уничтожителя и снабженного 15-сантиметровым отрезком провода в качестве антенны, и пульта-передатчика с четырьмя кнопками, которые нужно нажать последовательно для получения нужного эффекта.

Приемник также снабжен служебным светодиодом, мигающим в такт нажатиям кнопок на передатчике (если у последнего исправна батарейка, о чем лучше позаботиться заранее, поскольку здесь применяется не очень широко распространенная 12-вольтовая батарея формата A23 - длиной 28 мм при диаметре 10 мм). Сама плата передатчика использует распространенную микросхему , один транзистор и менее десятка пассивных радиоэлементов.

Корпус уничтожителя, к сожалению, скреплен заклепками, поэтому не разрушающе разобрать его с целью изучения внутренностей нам не удалось. Очевидно, там находится сетевой блок питания, простейшая управляющая электроника и управляемый электромагнит, который выдает мощный размагничивающий импульс на винчестер.

Принцип действия

Принцип действия «Прибоя» достаточно очевиден: если данные на винчестере хранятся в виде намагниченных участков ферромагнитной поверхности, то надо эти участки перемагнитить или размагнитить (сориентировать магнитные домены случайным образом). Необходимо локально воздействовать на диск мощным магнитным импульсом. В технике давно и широко известны устройства размагничивания, и дело осталось только за тем, чтобы адаптировать одно из таких устройств для компьютерных винчестеров и подобрать нужные режимы размагничивания/перемагничивания.

Именно по этому пути и пошел изготовитель «Прибоя» - компания « » (КСУ). Основной и единственный вид деятельности этой компании - разработка и производство различных устройств экстренного уничтожения информации с магнитных носителей (жестких дисков, дискет, стримерных картриджей, аудио и видео кассет):

• во время работы с информацией (защита любых типов серверов, в том числе Rackmount 19″) с помощью устройств «Прибой» и «2С-994В» в ручном режиме, и комплекса «Цунами» в автоматическом.
• во время транспортировки - кейс «Тень».
• во время хранения - информационный сейф «Миг».
• при утилизации носителей, содержащих конфиденциальную информацию - утилизатор «2С-994У».

КСУ имеет лицензию ФСБ России на право использования сведений, составляющих государственную тайну, лицензии Гостехкомиссии России, Министерства обороны РФ на деятельность в области разработки и производства средств защиты информации.

Производство устройств уничтожения данных имеет заключение по системе качества ISO-9001.

(Кстати, и производитель компьютеров «К-Системс» также имеет различные лицензии и сертификаты на производство оборудования для оборонных ведомств.)

Авторские права на производимую аппаратуру подтверждены патентами России и Украины. Базовые блоки уничтожения сертифицированы Гостехкомиссией России, Министерством обороны, Военным регистром и Госстандартом России на соответствие единственному документу, регламентирующему на данный момент уничтожение информации с магнитных носителей - Приказу Министерства обороны Российской Федерации №306 от 10 августа 2002 г.

Среди клиентов КСУ можно назвать Сбербанк и Центральный банк России, Министерства обороны и внутренних дел, крупнейшие коммерческие структуры.

Для лучшего понимания происходящих процессов позволим себе привести выдержки из описания производителем принципа работы уничтожителя.

«Отличительной особенностью ферромагнетиков является наличие макроскопических объемов вещества - доменов, в которых магнитные моменты атомов (ионов) ориентированы одинаково. Домены обладают самопроизвольной намагниченностью (магнитными моментами) даже при отсутствии внешнего намагничивающего поля. В ферромагнетике, не подвергавшемся воздействию внешних магнитных полей, магнитные моменты различных доменов обычно взаимно скомпенсированы, и их результирующее магнитное поле близко к нулю. Для ферромагнетиков характерен гистерезис при перемагничивании внешним магнитным полем, то есть запаздывание изменений намагниченности вещества от изменений намагничивающего поля. На рисунке приведена основная характеристика ферромагнетиков - зависимость магнитной индукции В от напряженности Н намагничивающего поля (так называемая петля гистерезиса).

Петля гистерезиса ферромагнетика.

«Под воздействием внешнего магнитного поля происходит ориентация элементарных магнитных полей, создаваемых круговым движением электронов в атомах и молекулах ферромагнетика. В результате увеличиваются размеры магнитных доменов, ориентированных по направлению внешнего поля. После прекращения внешнего воздействия изменения, происшедшие в размерах и ориентации магнитных доменов, частично сохраняются. Появляется остаточная намагниченность вещества - след, оставленный в ферромагнетике внешним воздействием. Именно эту остаточную намагниченность материала носителя регистрируют затем устройства, считывающие записанную информацию.

«Зависимость намагниченности ферромагнетика от изменений внешнего магнитного поля носит нелинейный характер. Величина В s характеризует состояние насыщения материала, при котором возрастание внешнего магнитного поля уже не приводит к изменениям в его доменной структуре, к дальнейшему росту его намагниченности. В этом состоянии магнитные поля всех доменов под воздействием внешнего магнитного поля ориентируются одинаково, и их суммарное магнитное поле достигает максимально возможной величины. Величина Вr характеризует предельное остаточное магнитное поле (намагниченность) материала после прекращения воздействия на него внешнего поля, достаточного для насыщения ферромагнетика.

«Использование зависимости остаточного намагничивания ферромагнитных материалов от величины внешнего намагничивающего поля и лежит в основе процесса записи информации на магнитные носители. Запись информации осуществляется путем последовательного воздействия внешнего магнитного поля, изменяющегося по закону информативного сигнала, на различные участки носителя, выполненного в виде проволоки, ленты или диска, а ее считывание - путем последовательной регистрации остаточного намагничивания этих участков.

«Понимание физики этих процессов позволяет легко представить себе стандартную для различных устройств процедуру «стирания» записанной информации. Обычно стирание осуществляется за счет воздействия на носитель внешнего магнитного поля путем относительного перемещения магнитного носителя и специальной стирающей магнитной головки, на которую подается постоянный ток или ток высокой частоты. В первом случае стирание осуществляется перемагничиванием всех участков носителя информации постоянным магнитным полем, а во втором - путем их перемагничивания переменным магнитным полем. Этот способ уничтожения информации довольно прост, но требует значительного времени, сопоставимого с продолжительностью уничтожаемой записи. Что касается надежности уничтожения информации, то она невысока. Это связано с тем, что обычно штатные стирающие устройства записывающей аппаратуры не обеспечивают требуемый для магнитного насыщения материала носителя уровень внешнего магнитного поля. Как правило, на участках рабочей поверхности носителя остаются микрообласти (магнитные домены малого объема), ориентированные по направлению предшествующего внешнего магнитного воздействия. Остаточное намагничивание этих областей сравнительно невелико и может не регистрироваться штатным устройством. Однако при детальном анализе тонкой структуры магнитного поля, создаваемого исследуемым участком рабочей поверхности носителя, следы предшествующих внешних магнитных воздействий обнаруживаются довольно легко. Эти следы и позволяют при необходимости восстановить уничтоженную процедурой стирания информацию.

«Несколько более высокую надежность уничтожения информации обеспечивает запись новой информации поверх уничтожаемой. Однако и в этом случае первоначальная информация может быть восстановлена специальными методами. В настоящее время в распоряжении специалистов имеется несколько методов восстановления уничтоженной информации, различающихся физическими подходами к регистрации тонкой структуры полей намагниченности носителя информации. Эти методы, применимые как к целому носителю, так и к его отдельным фрагментам, позволяют анализировать записи, уничтоженные в результате многократной перезаписи (до пяти слоев) на этот носитель новой информации.

«Во многих случаях приемлемую надежность уничтожения компьютерной информации обеспечивает переформатирование магнитного носителя информации: дискеты или жесткого диска компьютера. Однако эта операция отнимает довольно много времени, не всегда удобна и тоже не дает гарантии невосстановимости информации. Те же методы исследования тонкой структуры полей намагниченности позволяют специалистам при необходимости восстановить запись, уничтоженную переформатированием. Таким образом, стандартные операции стирания и перезаписи информации в обычной аудио- и видеозаписывающей аппаратуре, а также известные программные способы уничтожения компьютерной информации требуют больших затрат времени и способны обеспечить приемлемую надежность уничтожения информации лишь от такого потенциального «реставратора информации», в распоряжении которого имеется только стандартные средства обработки информации: ПЭВМ, аудио- или видеомагнитофон и т. п.

«В то же время, к качеству уничтожения информации высокого уровня секретности (например, сведений, составляющих государственную тайну) предъявляются особые требования. Для такой информации уже недостаточно обывательских представлений о ее «надежном» стирании. Необходимы вполне определенные гарантии ее уничтожения. Под «гарантированным» уничтожением защищаемой информации обычно понимается невозможность ее восстановления квалифицированными специалистами (экспертами) с применением любых известных способов реставрации. Для уничтожения такой информации приходится прибегать к специально разработанным устройствам или другим, более радикальным по сравнению с уже рассмотренными способам ее уничтожения.

«Большинство известных на сегодня промышленных разработок в области уничтожения информации на магнитных носителях основываются на доведении материала носителя информации до состояния магнитного насыщения. В качестве примера можно указать на производящееся в Японии устройство SR1, предназначенное для быстрого стирания аудиозаписей со стандартных диктофонных микрокассет. По своей конструкции оно представляет собой мощный постоянный магнит, между полюсами которого необходимо вручную протянуть стираемую микрокассету. Следует отметить, что исследований, подтверждающих гарантированное уничтожение этим устройством записанной на микрокассету информации, нам обнаружить не удалось. Однако, совершенно очевидно, что для быстрого уничтожения аналогичными устройствами информации, записанной на крупноразмерных носителях (например, на видеокассете стандарта VHS), потребуются постоянные магниты гораздо больших весов и габаритов. Во многих случаях использование таких магнитов может оказаться неприемлемым даже по соображениям экологии.

«Значительно более перспективным следует признать применение для уничтожения информации кратковременно создаваемого мощного электромагнитного поля, достаточного для магнитного насыщения материала носителя. Такой способ стирания записей за счет намагничивания носителя импульсным магнитным полем определенной величины и ориентации запатентован отечественными специалистами. С использованием этого способа разработан и налажен выпуск различных изделий, предназначенных для быстрого (экстренного) стирания информации, записанной на магнитных носителях различных типов».

И именно этот способ применяется в описываемом здесь устройстве. О серьезности подхода создателей «Прибоя» говорит хотя бы то, что его разработчиками в 2003 году получен российский патент на полезную модель за номером 32628:

В описании к патенту, в частности, говорится, что устройство стирания записи с магнитного носителя информации состоит из блока управления процессом стирания, по меньшей мере, двух контуров формирования магнитного поля и двух датчиков амплитудно-временных параметров магнитного поля. Каждый контур содержит источник питания, ключ, конденсатор, катушку индуктивности, причем катушки индуктивности двух указанных контуров образуют соленоид, внутри которого размещается магнитный носитель информации. Катушки установлены так, что векторы магнитных полей этих контуров параллельны друг другу и перпендикулярны вектору магнитного поля, сформированного при записи на магнитный носитель.

Дополнительно в устройстве могут быть использованы катушки разной формы и взаиморазмещения, охлаждение накопителя с датчиком температуры и диодный мост в каждом из контуров, а угол между векторами магнитного поля контуров для некоторых случаев может быть изменен до прямого (за деталями желающие могут обратиться к первоисточнику - описанию патента).

Так, например, согласно Сертификату соответствия Министерства обороны РФ, устройства серии 2 C-994 соответствуют специальным требованиям, предъявляемым к устройствам уничтожения информации на магнитных носителях с ориентацией вектора магнитной индукции, стирающего магнитного поля продольно плоскости носителя. Между тем, мы хорошо знаем, что в эксплуатацию уже стали поступать жесткие диски с перпендикулярной магнитной записью, где для стирания информации потребуется прилагать иной вектор магнитного поля. Интересно, «Прибой» будет адаптирован и для этих новых дисков с указанием новой специфики применения? Или пользователю самому придется додумывать, что новые диски с перпендикулярной магнитной записью лучше не использовать в качестве «экстренно уничтожаемых» для хранения особо важной информации? ;)

К сожалению, на данный момент нам не удалось проверить, насколько надежно «Прибой» работает с винчестерами, использующими новую перпендикулярную магнитную запись - по причине отсутствия подходящих для этой цели сэмплов. :) Будем надеяться, что сможем это сделать в скором будущем. А пока мы детально испытали «Прибой» на традиционных трехдюймовых винчестерах с продольной магнитной записью.

Испытания

Процесс тестирования уничтожителя занимает считанные секунды. :) Хотя подготовка испытаний и потребовала много времени.

Как вы уже поняли, блок имеет собственно питание от сети 220 вольт (кстати, именно поэтому его настоятельно рекомендуется питать от источника бесперебойного питания, который в случае экстренной ситуации обеспечит достаточно времени для уничтожения ваших данных). При включении в сеть светодиод на выносной планке уничтожителя (расположенной на задней панели корпуса компьютера) начинает мигать красным.

Это означает, что уничтожитель приходит в рабочий режим, который и устанавливается менее чем за минуту, о чем сигнализирует несколько коротких звуковых сигналов и изменение свечения светодиода на постоянный зеленый.

Теперь блок готов к выполнению функций Терминатора вашего жесткого диска. :)

Производить экзекуцию можно как в прямом контакте (нажав кнопку на выносной планке уничтожителя), так и бесконтактно - при помощи радиопультика, действующего, как утверждает производитель, на расстоянии до 100 метров. Для приема радиосигнала служит небольшой пластмассовый блок с 15-сантиметровым проводом-антенной и светодиодом, мигающим при нажатии кнопок на пульте ДУ. Во избежание случайного срабатывания порядок нажатия кнопок для срабатывания уничтожителя нетривиален: сперва следует нажать большую кнопку (при этом блок «Прибой» начинает постоянно пищать), а следом - нажать последовательно три остальные кнопки.

Во время срабатывания уничтожителя раздается один весьма громкий механический удар (вызывающий короткий магнитный импульс), после чего прибор начинает прерывисто пищать и мигать зеленым светодиодом до тех пор, пока его не выключить из сети. Жесткий диск при этом может быть подключен к работающему компьютеру и даже сам работать - компьютер при этом не пострадает (проверено лично), хотя после срабатывания уничтожителя диск начинает бешено щелкать головками, пытаясь отыскать хоть какую-то информацию на пластинах, а операционная система, если она была загружена с этого накопителя и использовала своп-файл на нем, разумеется, повиснет.

В этом файле (100 секунд, 500 Кбайт) записаны звуки работы уничтожителя от момента его включения в сеть, сигнала готовности, импульса-щелчка и до визга убитого винчестера. :)

Итак, что происходит с самим диском? Запускаем, например, программу Victoria (более продвинутый аналог популярной MHDD) и видим, что все то, что нужно было считывать с магнитных пластин, считать уже невозможно, включая имя модели, серийный номер, объем и конфигурацию накопителя (производитель, имя серии и старый номер версии firmware по-прежнему считываются - уже из платы контроллера накопителя).

Накопитель в программе Victoria до уничтожения

Разумеется, нет никакой информации и о существовавших до этого разделах на диске. Более того, информацию на диске (сектора) нельзя прочитать даже такими низкоуровневыми программами как, например, MHDD и Victoria, поскольку они не видят на нем никаких секторов (например, отсутствует адресация LBA и CHS, и, видимо, потеряна вся служебка и даже серворазметка).

Очевидно, диск при этом не виден и в BIOS Setup хост-контроллера (и материнской платы). Применение платы контроллера от такого же точно, но исправного винчестера не спасает.

Понятно, что в нашей тестовой лаборатории мы не обладаем всеми богатыми профессиональными возможностями по восстановлению данных с магнитных носителей. Оптимально было бы, конечно, пойти с уничтоженными винчестерами в специальный «секретный отдел» ФАПСИ (которая теперь и называется иначе) и «по былой дружбе» (в чем нас некоторые до сих пор упорно подозревают;)) попросить проверить, насколько хорошо все стерлось («прибилось»). И выдать на этот счет письменное заключение. :) Однако мы не стали отвлекать столь серьезных спецов нашей ерундой, тем более что подобные испытания и заключения на «Прибой» уже были проведены и получены - самим производителем, см. сертификаты выше. Мы поступили проще - отнесли диски в широко известные частные (коммерческие) отечественные лаборатории по восстановлению данных с жестких дисков (постарались выбрать одни из лучших) и под обычным предлогом (то есть, не посвящая их в наши изыскания) предложили восстановить данные с убиенных винтов. Ответ, думаю, вы уже угадали - им ничегошеньки не удалось сделать! (А с каким матерком они чесали репу по поводу полной нечитаемости служебки и серворазметки при исправной механике и электронике, думаю, вы тоже можете себе представить… :) Просим их простить нас за это. ;))

С одним диском разобрались. А что происходит с предметами, находящимися поблизости во время этого магнитного импульса? Для этого я провел испытания, расположив винчестеры вплотную по бокам уничтожителя, а также прямо под ним - ведь в реальном системном блоке еще один диск может располагаться в трехдюймовом отсеке или мобайл-рэке прямо под «терминатором»…

Проверка показала, что винчестер, расположенный прямо под уничтожителем, совсем не пострадал - информация на нем прочиталась без каких-либо затруднений в обычном проводнике Windows, а побайтовое сравнение содержимого секторов до и после экзекуции над его «верхним» соседом показало полное совпадение записей. Тем более не пострадали диски, размещенные вплотную по бокам устройства уничтожения.

Следующий эксперимент заключался в попытке поджарить «бутерброд» - то есть когда второй диск расположен прямо сверху над основным уничтожаемым. Ведь в реальной системе, например, мобайл-рэк с винчестером может оказаться прямо над уничтожителем в системном блоке.

Проверка показала, что тот диск, который служит «икрой», то есть, положен сверху на первый уничтожаемый, остается в полной сохранности, какой бы стороной (вверх или вниз дном) он не лежал (речь идет о дисках стандартной для этого форм-фактора толщины 25,4 мм).

Более того, еще один эксперимент я провел, расположив уничтожаемый винчестер в «Прибое» не платой вверх (как это требуется), а платой вниз.

После первого магнитного импульса этот диск остался цел и невредим! И информация на нем не пострадала. Однако после повторного «выстрела» магнитным импульсом по работающему (просто вращающемуся) накопителю неожиданно сгорел его контроллер - обуглились злополучный (для серии DiamondMax Plus 9) драйвер Smooth L7250E, а также микросхема-регулятор наплатного преобразователя напряжения.

Возможно, виной тому была московская жара и перегрев и без того разгоряченных корпусов этих двух микросхем. Впрочем, замена контроллера у этого диска аналогичным исправным показала, что информация на диске опять оказалась цела! Импульс был повторен и на восстановленном винчестере (с новым контроллером, уже охлажденным). И контроллер снова сгорел (на этот раз обуглился и задымился только Smooth)! Впрочем, очередная замена контроллера исправным показала, что и на этот раз информация на диске не уничтожена! Наконец, диск был перевернут вверх дном (как и положено для уничтожения) и импульс повторен (снова при вращающемся винчестере): на сей раз, все встало на свои места - информация на диске была благополучно уничтожена, а контроллер не пострадал и был успешно возвращен на исправный диск, с которого был снят для экспериментов. Таким образом, для правильной работы (а также пожаробезопасности и целостности электроники винчестера) диск с уничтожаемой информацией обязательно надо располагать на «Прибое» вверх контроллером, как показано в начале статьи. А винчестеру, случайно расположенному над уничтожаемым, в принципе, практически ничего не грозит, и информация на нем при магнитном импульсе с «Прибоя» пострадать не должна.

Честно говоря, в связи с последним экспериментом может возникнуть вопрос, насколько надежно будет уничтожаться информация на современных винчестерах, насчитывающих, скажем, 4-5 магнитных пластин, часть из которых гораздо ближе к контроллеру, чем к верхней крыше диска? Видимо, на ближних к «Прибою» блинах будет все ОК, но на дальних-то пластинах мощность магнитного импульса будет заметно ниже, и они могут пострадать меньше. К сожалению, проверить это положение, пустив «под нож» дорогие 400-500-гигабайтные монстры, а потом, попытавшись прочесть отдельно «дальние» пластины, у меня не было возможности (эксперимент на многопластинных дисках прошлого века, маломерных по нынешним временам, думаю, в данном случае лишен актуальности).

Разумеется, магнитный импульс «Прибоя» может действовать не только на винчестеры, но и на другие магнитные носители. Так, если вместо винчестера положить обычную флоппи-дискету, то и на ней ничего не останется. :) Что и было тут же проверено. Причем, если дискеты находятся сверху, снизу или сбоку уничтожителя (см. фото),

то с информацией на них ничего не происходит (что еще раз подтверждает «ближнедействие» магнитного поля уничтожителя). Кстати, в отличие от винчестера, дискету после такого полного стирания легко заново отформатировать (например, под DOS). Мне даже удалось таким образом восстановить несколько нерабочих прежде дискет. ;)

Заключение

Итак, испытания подтверждают, что патентованное устройство экстренного уничтожения информации с магнитных носителей «Прибой» (2С-994), произведенное отечественными умельцами и используемое в отечественных персональных компьютерах IRBIS компании «К-Системс» (и, видимо, некоторых других), справляется со своими обязанностями и «прибивает» информацию на жестком диске до уровня полной нечитаемости. Устройство имеет достаточно продуманную и удобную функциональность с собственным электропитанием (хотя встроенный аккумулятор оказался бы не лишним) и возможностью как контактного, так и дистанционного (до 100 м) экстренного удаления данных. Видимо, некоторые мелкие моменты можно было бы и доработать (например, сделать не столь легко доступной механическую кнопку уничтожения на задней панели, добавить аккумулятор, уменьшить габариты и пр.). И даже подумать над улучшениями (например, особо важные данные все чаще хранят на массивах RAID 1, а один «Прибой» пока не сможет уничтожить оба диска одновременно). Но в целом устройства данного класса могут оказаться весьма полезными в ряде случаев и прибавят привлекательности персональным компьютерам, предназначенным для работы с информацией, составляющей определенную тайну.

Благодарим компанию « » за предоставленный для испытаний уничтожитель «Прибой» и лично Сергея Давыдова (Maxtor) за предоставленные для уничтожения жесткие диски:)