Metódy kódovania informácie

Kontrolór disku sprostredkováva komunikáciu medzi HDD (FDD) a základnou doskou. Pri PC sa na prenos dát používal DMA, podobne ako na refresh dynamických pamätí. Pre záznam dát na HDD a FDD je potrebná binárna metóda záznamu, ktorá prenáša dáta a hodinové pulzy do informačného kanálu. Existujú niekoľko algoritmov úspešného zápisu na disk:

•FM (Frequency Modulation – frekvenčná modulácia), stará metóda, ktorá bola vyvinutá pre jednoduchú hustotu záznamu (single – density encoding). Pri jej použití je v prvej polovici jednej jednobitovej bunky zaznamenaný 1 hodinový impulz a v druhej polovici je impulz len vtedy, ak má príslušný bit úroveň logickej 1. (Záznam logickej 1 ako PP=> 2 impulzy (jeden hodinový jeden dáta) a logická 0 ako PN => impulz a nič. (Jeden hodinový a 0 dáta)). Napríklad: Postupnosť bitov1 0 0 0 1 1
Kó FMPP PN PN PN PP PP

•MFM (Modified – modifikovaná FM), pre vyššiu hustotu záznamu, ktorá je označovaná ako dvojitá hustota záznamu. (double – density encoding). Dnes sa táto metóda využíva len pri disketách. V tejto metóde nie je hodinový impulz pre logickú 1 zaznamenávaný a logická 0 je zaznamenávaná len vtedy, keď predchádzajúci bit nemal úroveň logickej 1. (Záznam logickej 1 ako MP a logickej 0 buď ako PN => impulz a nič, keď predchádzajúca logická 0 alebo ako NN, ak predchádzajúca logická 1). Týmto spôsobom obsahuje každá bitová bunka najviac 1 impulz, teda počet zmien toku v porovnaní zo záznamom FM je polovičný a tak môže byť zaznamenané dvojnásobné množstvo dát na určité magnetické pamäťové médium. Napríklad:
Postupnosť bitov1 0 1 1 0 0
Kód MFMNP NN NP NP NN PN=> 4 IMPULZY
Kód FMPP PN PP PP PN PN => 9 IMPULZOV

•RLL (Run Length Limited) – Nepracuje so synchronizačnými a dátovými rezerváciami. V RLL kódovaní sa konvertujú tzv. binárne vzory na RLL obrazy (Obrazy sú na prvý pohľad z hľadiska počtu núl a jednotiek dlhšie, ale obsahujú menší počet jednotiek. Skombinovaním vzorov RLL vznikne bitová postupnosť obrazov, ktoré obsahujú medzi dvoma jednotkami od 2 do 7 núl – preto sa tejto variante kódu RLL hovorí aj RLL 2,7) Takto možno pri rovnakých vlastnostiach záznamovej vrstvy skrátiť na polovicu bitového intervalu, čím sa dosiahne dvojnásobné zvýšenie záznamovej kapacity. Disk je tiež rýchlejší avšak separácia dát je zložitejšia.
•PRML (Partial Response Maximum Likehood) – prináša ďalšie zvýšenie hustoty ukladaných dát, čo má za následok zvýšenie kapacity disku. Čítané impulzy s spracovávajú digitálnym signálnym procesom DSP. Tento presne vie ako má vyzerať sled signálov vyvolaný husto ležiacimi magnetickými dipólmi, dokáže dokonca dopočítať aj chýbajúci údaj.

Rozhranie pre disk

HDD sa podľa požiadaviek užívateľa líšia veľkosťou a dobou prístupu. Obslužné rutiny BIOSu sú napísané tak, že len pri konfigurácii systému (Set-up) sa zadáva tzv. typ disku, ktorý práve súvisí s kapacitou, počtom stôp, počtom dátových povrchov a parkovacou stopou, na ktorej spočívajú hlavy v dobe, keď sa disk netočí. Pôvodných 15 firmou IBM preddefinovaných typov diskov, bolo neskôr rozšírených na 47.

Obsluha disku vyvolávajú spoločné prostriedky operačného systému pomocou programového prerušenia BIOS INT 13H. V tom sa obsluha FDD a HDD principiálne zhoduje. Líši sa v organizácii a vykonávaní prenosu dát. Vzhľadom k podstatne vyššej rýchlosti toku sériových dát medzi diskom a adaptérom je súčasťou diskového adaptéra vyrovnávacia pamäť na jeden sektor (512 B). Škála diskových rozhraní je pomerne veľká:

•ST506/412 v minulosti najčastejšie rozhranie, ktorému poslúžilo ako vzor rozhranie firmy Seagate Technology. K pripojeniu slúžia 2 konektory. Jeden, širší (36 pin) pre prenos riadiacich signálov, druhý, užší (20 pin) pre signály dátové. Toto rozhranie predstavuje filozoficky obdobu rozhrania disketového. Disk je pokladaný za zariadenie bez vlastnej inteligencie a k práci vyžaduje podporu kontrolóra. Dáta (MFM kódované) sa cez toto rozhranie prenášajú sériovo s prenosovou rýchlosťou 5Mb/s (pri RLL kódovaní 7,5 Mb/s).
• ESDI (Enhanced Small Device Interface) – je zdokonalením ST506. Konektory pre pripojenie majú rovnaké rozmery a zhodný význam signálov. Hlavný rozdiel spočíva v tom, že možno dosiahnuť až dvojnásobnú záznamovú kapacitu.
•IDE (Integrated Drive Electronics) – používajúce rovnaké signály ako zbernica ISA (PC AT) a má umiestnený kontrolór priamo na diskovej mechanike, čím sa zvyšuje spoľahlivosť prenosu dát. Spojenie medzi jednoduchým adaptérom (kartou zastrčenou do slotu zbernice ISA) na strane PC a HDD obstaráva 40 žilový plochý kábel (max 0,5 m). IDE sa používa k adresovaniu na disku metódu CHS (cylinder / head / sector), dôsledkom čoho je limitovaná veľkosť diskového priestoru na 504 MB. Tiež rýchlosť prenášaných dát medzi diskom a mikroprocesorom je limitovaná (2 až 3 Mb/s) tým, že prenos každého sektoru organizuje mikroprocesor za pomoci kontrolóra disku.

•EIDE (Enhanced IDE) je novšou obmenou technológie IDE, s rovnakým konektorom, kompatibilné s IDE, umožňujúce ovládať až 4 zariadenia. Dovoľuje práca s diskami väčšími ako 504 MB a má zadefinované tiež rýchlejšie prenosové režimy. Rozhranie EIDE je integrované priamo do základnej dosky PC a 40 žilový kábel sa pripája do slotu na základnej doske, bez karty rozhrania ISA. Významným vylepšením EIDE je zahrnutie štandardu ATAPI (Attachment Packet Interface), ktorý umožňuje spoluprácu s CD diskami.
•SCSI (Samll Computer System Interface) – je dokonalejší variant IDE so schopnosťou autonómnej činnosti na vyššej úrovni. Napríklad odpadá fyzicky spôsob zadávanie adresy (sektor, stopa, povrch), lebo SCSI sa pozerá na adresu ako na logicky usporiadané pole blokov a adresa je vlastne relatívnou adresou bloku v zariadení. Tento spôsob vyhovuje všetkým typom vonkajších pamätí, CD-ROM diskom a disketám. Na zbernici SCSI môžu v danom okamihu komunikovať medzi sebou len dve z ôsmich prepojiteľných zariadení (každé zariadenie má pridelený jeden ID bit). Iniciátorom komunikácie môže byť jedno a príjemcom druhé zariadenie. Rozhranie SCSI je inteligentné rozhranie, schopné reagovať na zložitejšie príkazy ako prečítaj tento sektor (typické pre ST605 a EDSI). V dôsledku možnosti komunikácie sa na zbernici môžu zorganizovať rôzne komunikačné cesty nielen pre prenos dát ale aj na prenos riadiacej a stavovej informácie. (Napríklad adaptér na SCSII zbernici ako jedno zo zariadení môže zorganizovať aj prenos medzi zariadeniami – diskami, bez participácie procesora). Fakt, že prenos dát na zbernici riadi príjemca, má na prenosovú kapacitu SCSI zbernice nesporne pozitívny vplyv. Okrem štandardného SCSII sa používa aj SCSIZ, WIDE SCSI a ULTRA SCSI a prenosom synchrónnym alebo asynchrónnym a rôznymi rýchlosťami (až 40 Mb/s). Pritom ULTRA WIDE podporuje až 16 zariadení a v špeciálnom PCI burst mode možno dosiahnuť prenosovú rýchlosť až 133 Mb/s. V rámci štandardu existuje niekoľko typov (SCSII-1, SCSII-2) pre rôzne rýchlosti prenosu dát (3-40 MB/s).