Конспект урока «Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД)» Для учащихся 1-го курса по профессии «Оператор ЭВМ»

Деятельность ученика

Организационный этап (3 минуты)

Создание рабочего настроя на урок, проверка готовности к уроку, отметка присутствующих

Организация рабочего места учащихся, организация общего внимания

Проверка знаний (7-10 минут)

Мы начали с вами изучать раздел «Память компьютера».

• • Что это такое?
  • Какие виды памяти мы уже изучили?

• • Какие виды внешних носителей мы изучили на прошлом уроке?

Расскажите о магнитных носителях информации

• В чем назначение НГМД?
• Каков форм-фактор НГМД?
• Объясните логическую структуру магнитных дисков

• Каков принцип записи информации на магнитный диск?

• Перечислите достоинства НГМД
• Перечислите недостатки магнитных накопителей

Отвечают на вопросы:

• Память ПК – это …
• Виды памяти: внутренняя (ОЗУ и ПЗУ: CMOS и BIOS) и внешняя (Ленточные, магнитные накопители)
• Магнитные диски (НГМД) или Floppy Disk.
• Временное хранение информации, перенос данных
• 3.5» и 5.25»
• Все поверхность разбивается на концентрические дорожки, сектора
• Информация на МД записывается и считывается магнитными головками вдоль треков
• Дешевый носитель, распространенность
• Бояться солнца, «пальчиков», влажности, магнитных полей, Подвержены компьютерным вирусам, Недолговечны

Интерактивные задания:

• Соотнесите элементы логической структуры магнитного диска с названиями. Как называется процесс создания логической структуры на магнитном диске.
• НГМД: Перед вами список характеристик Floppy Disk, выделите из них те, которые является достоинствами и недостатками, распределите характеристики по столбцам.

Выходят по одному к доске и выполняют задания, аудитория оценивает работу

Актуализация и мотивация знаний (3 минуты)

Накопители на гибких магнитных дисках, которые мы изучили, обладают сравнительно небольшим объемом. И используется в первую очередь для переноса информации с одного компьютера на другой.
Какие внешние магнитные накопители информации из существующих компенсируют большинство названных недостатков?
Тема нашего сегодняшнего урока: НЖМД
Открываем тетради и записываем тему урока (слайд №1)
Цель урока: изучить жесткий диск: его конструкцию, принцип работы, достоинства и недостатки, логическую структуру.
Работа на занятии будет строиться по следующему плану (слайд №2):

• История появления жесткого диска
• Виды жестких дисков
• Конструкция жесткого диска
• Достоинства и недостатки жесткого диска
• Логическая структура
• Решение задач

Что такое жесткий магнитный диск?
Как вы думаете, почему он называется жестким?

Запишем определение (слайд №3)
Жесткий диск – главное устройство дисковой памяти, предназначенное для постоянного хранения информации: ОС, программ, БД

Слушают, отвечают на вопросы преподавателя

Жесткий диск, винчестер

Записывают тему урока в тетрадях

HD – устройство памяти
Жесткий диск – потому, что изготовлен из твердого материала

Записывают определение в тетрадь

Основной этап урока

Объяснение нового материала (25 минут)

Сейчас я вам расскажу об истории создания жесткого магнитного диска. Ваша задача: послушать мой рассказ и ответить на следующие вопросы (слайд №4):

• Когда появился первый жесткий диск (в каком году) и кто его изобрел?
• В каком году был выпущен жесткий диск фирмой IBM?
• Почему жесткий диск называют винчестером?

В 1955 году. Первые компьютеры вообще не имели устройств постоянной памяти. Все программы и данные, необходимые для вычислений, вводились в машину (например, с помощью картонных перфокарт) «на раз» и исчезали из памяти ЭВМ, как только ее выключали. Позже, когда необходимость в постоянном хранилище данных стала очевидна, для этих целей стали использовать магнитофонную ленту. Главный недостаток пленки – очень низкая скорость записи и считывания данных. Ведь чтобы добраться до нужного участка записи, пленку надо перематывать, а на это уходят драгоценные секунды. И тогда, а было это больше полувека назад, инженер корпорации IBM Рейнольд Джонсон изобрел жесткий диск. Он состоял из насаженных на одну ось 50 пластинок-дисков диаметром 24 дюйма (61 сантиметр). Только представь себе этого монстра! Но начало было положено. Кстати, в большинстве сегодняшних жестких дисков – дисков на самом деле не один, а больше: два или три.
Жесткий диск еще называется винчестер.
Это интересно. Термин Winchester  возник из жаргонного названия одной из моделей жесткого диска емкостью 30 Мбайт (IBM, 1973 год), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром «30/30» известно охотничьего ружья «Винчестер». В связи с этим создавшему устройство конструктору Кеннету Хотону почему-то пришла на память марка винтовки «Винчестер 30-30». Вот он и решил дать диску «оружейное» имя.
Вы прослушали мой рассказ, отвечаем на вопросы (слайд №5)
Запишем:
Первый жесткий магнитный диск был изобретен Р.Джонсом в 1955 г и был диаметром 61 см; в 1973 году К.Хотон, конструктор фирмы IBM, разработал модифицированную версию НЖМД.
Наряду с процессором и оперативной памятью винчестер определяет мощность компьютера.

Слушают преподавателя, отвечают на вопросы

• Рейнольд Джонсон, в 1955 год
• 1973 год, Кеннот Хотон
• Винчестер в честь названия одной из моделей охотничьего ружья

Учащиеся слушают, делают пометки в тетрадях, отвечают на поставленные вопросы.
Первый жесткий магнитный диск был изобретен Р.Джонсом в 1955 г и был диаметром 61 см; в 1973 году К.Хотон, конструктор фирмы IBM, разработал модифицированную версию НЖМД.
Наряду с процессором и оперативной памятью винчестер определяет мощность компьютера.

Жесткие диски выглядят следующим образом: показывает жесткий диск в руках  и на экране (слайд №6). И могут быть выполнены в двух видах: внутренние и внешние

Конструкция НЖМД

Сейчас мы посмотрим видеоролик, направленный на пояснение конструкции НЖМД (под конструкцией будем понимать физическое устройство жесткого магнитного диска).
У вас в руках листочки, ваша задача: посмотрев видеофрагмент отметить ручкой составные части НЖМД
Демонстрация видеоролика (слайд №7)
Преподаватель останавливается на следующих фрагментах и комментирует:
ЖД  – это целый пакет дисков, размещенных на общей оси с целым блоком головок с массивной кареткой. Все это находится в специальном герметическом корпусе, в который практически нет доступа воздуха, кроме маленькой дырочки со специальным фильтром для выравнивания внешнего и внутреннего давлений.
У ЖД верхние рабочие элементы, ввиду высокой плотности информации, имеют свои требования:
1) механическая плотность: центробежная сила пытается оторвать от единой массы куски, чем больше диаметр диска, тем больше силы действуют на края, т.е. происходит деформация;
2)  компактность устройства;
3) остаточное напряжение: усталость материала, т.е. диск в результате работы деформируется, и уменьшается эффективность работы;
4) деформация диска при работе в нестабильных условиях (резкое изменение температурного режима).
Пластины жестких дисков обычно изготавливают из алюминиевых сплавов, иногда из керамики или стекла. Рабочий магнитный слой основан на окиси железа или окиси хрома (более прочный).

Слушают задание

Изучают раздаточный материал

Смотрят видеофрагмент, делая пометки в тетради и на листочках

Записывают в тетрадь:
ЖД  –целый пакет дисков, заключенных в герметический блок, размещенных на общей оси с целым блоком головок с массивной кареткой (делают рисунок)
Пластины ЖД обычно изготавливают из алюминиевых сплавов, иногда из керамики или стекла. Рабочий магнитный слой основан на окиси железа или окиси хрома (более прочный)

Взаимодействие диска и считывающей головки. В ЖД головки являются плавающими, т.е. во время вращения образуется слой воздуха, по которому и скользит головка, не касаясь диска. При вибрации головка начинает стучать по поверхности диска, скоблить, получается деформация ферромагнитного слоя, и изменение качества чтения информации.
При остановке диска и в нерабочем положении головки паркуются — отводятся в нерабочую зону, где допустимо их приземление. Поверхность парковочной зоны имеет повышенную шероховатость, благодаря чему прилипания не происходит и диск может свободно набрать скорость до «взлета» головок. В парковочном положении головки удерживаются магнитной защелкой или механическим фиксатором.
В гермоблоке, в который заключены диски, воздух должен быть чистым - мелкая частичка, попавшая под головку, под которой пролетает носитель со скоростью 170 км\ч, может поцарапать и головку, и диск. Но в нем имеется отверстие, закрытое барометрическим фильтром, обеспечивающее выравнивание давления внутри сборки с атмосферным. Рециркуляционный фильтр устанавливается на пути потока воздуха, увлекаемого вращающимся пакетом дисков. Он улавливает частички, которые могут выбиваться из поверхности дисков при «взлете» и «посадке» головок.

В ЖД головки являются плавающими, при остановке диска и в нерабочем положении головки паркуются — отводятся в нерабочую зону, где допустимо их приземление.

Теперь посмотрим видеоролик еще раз, без остановок, чтобы получить общую картину о конструкции жесткого магнитного диска (повторная демонстрация видеоролика – слайд №7).
Ваша задача: посмотреть фрагмент, проверить: все ли составные части жесткого диска вы указали у себя в раздаточном варианте (интерактивное задание №3)

Смотрят видеоролик, делают пометки на листочках

Проходит по рядам, смотрим, все ли учащиеся заполнили раздаточный материал. Вызывает одного учащегося к доске и просит выполнить интерактивное задание на соответствие элементов конструкции жесткого диска с названиями.
Правильный ответ представлен на экране (слайд №8)

Один выполняет у доски, остальные – оценивают работу, исправляют, если есть необходимость

Мы получили представление о том, из каких физических элементов состоит жесткий диск, а какие он имеет программные показатели, или характеристики.
Выполним сравнительную характеристику жестких магнитных дисков и мягких магнитных дисков.
На прошлом уроке мы заполнили одну половину таблицы «Сравнительная характеристика магнитных дисков». Начнем заполнять вторую половину.

Открывают таблицу «Сравнительная  характеристика НГМД и НЖМД»

Характеристики жесткого диска (слайд №9):

• Скорость доступа к данным: 9-12 мс
• Средняя скорость передачи данных: 60 Мбайт/сек
• Емкость диска: 10- 180 Гбайт
• Скорость вращения диска 3600-10000 об/мин (170 км\ч)

Записывают характеристики в соответствующие строки таблицы

На основании уже названных характеристик попробуйте самостоятельно выделить достоинства и недостатки жестких дисков в тетради: в правый столбец запишите достоинства, в левый – недостатки.
Теперь давайте назовем достоинства и недостатки, которые вы отметили у жестких дисков.  Правый ряд называет достоинства.
Достоинства (слайд №10):

• Постоянное хранение большого объема информации
• Компактность
• Лучшее соотношение цены и емкости

Недостатки (слайд №11):

• Подвержены повреждению при ударах и вибрации
• Не подлежат ремонту (только полному или частичному восстановлению данных)
• Подвержены вирусам
• Большое энергопотребление

Самостоятельно работают: записывают достоинства и недостатки в тетрадь

Правый ряд учащихся по цепочке называет достоинства

Левый ряд по цепочке называет недостатки

Повторим логическую структуру магнитных дисков (слайд №12):
Что такое логическая структура?
Что такое форматирование?
Какая структура у магнитных дисков?

При форматировании жесткий диск разбивается на треки (концентрические окружности) и сектора. В каждом треке по 18 секторов. Нумерация начинается с наружной стороны с нуля. Размер сектора ~ 512 байт или 1024 байт.

Логическая структура – это способ организации хранения информации на диске.
Форматирование – это процесс создания структуры записи информации на ее поверхности: разметка дорожек, секторов и другой служебной информации.
Информация на МД записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей – дорожек (треков).  Каждая дорожка разбита на сектора. Кластер  – это минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из одного или нескольких смежных секторов дорожки.

Решение задач (12-15 минут)

Решение задач:

• Емкость винчестера 10 Гбайт. Сколько физических магнитных дисков размещено в герметическом корпусе, если известно, что магнитный диск с одной стороны может уместить 1280 Мбайт информации (слайд №13).

РЕШЕНИЕ:

• • • 1280*2=2560 Мбайт – емкость одного магнитного диска
    • 10*1024=10240 Мбайт – емкость винчестера
    • 10240:2560=4 физических диска в гермоблоке

ОТВЕТ: 4 физических диска в гермоблоке

Первая задача решается под руководством преподавателя. Учащиеся внимательно читают задания, выписывают то, что дано по условию.
ДАНО:
VHD=10 Гбайт
Vстороны=1280 Мбайт
НАЙТИ: кол-во физ.дисков
РЕШЕНИЕ:

• На скольких дискетах емкостью 1,44 Мбайт можно разместить содержимое жесткого диска объемом 0,5 Гбайт? (Слайд №14)

РЕШЕНИЕ:

• • • 0,5Гбайт=512Мбайт – емкость HD
    • 512:1,44=355,5 штук

ОТВЕТ: 356 дискет

ДАНО:
VHD=0,5 Гбайт
Vдискеты=1,44 Мбайт
НАЙТИ: кол-во дискет
РЕШЕНИЕ:

На раздаточных материалах, на обратной стороне сейчас вы решите одну из задач (времени 5 минут) (слайд №15)

• Известно, что винчестер содержит 3 физических диска в гермоблоке, каждый диск с одной стороны емкостью 2048 Мбайт. Какова общая емкость винчестера?

РЕШЕНИЕ:

• • • 2048 Мбайт*2=4 Гбайт – емкость физического диска
    • 4*3=12 Гбайт – емкость винчестера

ОТВЕТ: 12 Гбайт – емкость винчестера

• В результате повреждения винчестера 1% секторов оказались дефектными, что составило 634480 Кбайт. Какой объем имеет жесткий диск?

РЕШЕНИЕ:

• • • 634480:1024=620 Мбайт – количество дефектных секторов
    • 100%-х

1%-620 Мбайт, х=620*100Мбайт=60,5468 Гбайт

• ОТВЕТ: Жесткий диск объемом 60,55 Гбайт

Учащиеся решают по одной задаче и сдают листочки преподавателю

Закрепление изученного материала (5-7 минут)

Повторим, что мы сегодня изучили:
- что такое жесткий диск?
- в чем его назначение?
На жестком диске можно хранить целые библиотеки. В чем сходство структуры жесткого диска и книги?

Отвечают на вопросы

Подведение итогов урока (5-7 минут)

Подводит итоги урока, выставляет оценки за работу на уроке, дает домашнее задание для получения дополнительной оценки (слайд 16)

Слушают, записывают задание