În detaliu și simplu despre hard disk, cunoscut și sub numele de HDD (hard disk drive). Restricții ale sistemului de operare privind volumul maxim. Formatare la nivel înalt și scăzut

Salutări tuturor cititorilor blogului. Mulți oameni sunt interesați de întrebarea - cum funcționează? HDD calculator. Prin urmare, am decis să dedic articolul de astăzi acestui lucru.

Hard disk-ul unui computer (HDD sau hard disk) este necesar pentru a stoca informații după ce computerul este oprit, spre deosebire de RAM () - care stochează informații până când sursa de alimentare este întreruptă (până când computerul este oprit).

Un hard disk poate fi numit pe bună dreptate o adevărată operă de artă, doar una de inginerie. Da Da exact. Totul înăuntru este atât de complicat. Momentan în toate lumea e dură Un disc este cel mai popular dispozitiv pentru stocarea informațiilor, este la egalitate cu dispozitive precum memoria flash (unități flash), SSD. Mulți oameni au auzit despre complexitatea hard disk-ului și sunt perplexi cu privire la modul în care se potrivește atât de multe informații și, prin urmare, ar dori să știe cum este structurat hard disk-ul computerului sau în ce constă. Astăzi va exista o astfel de oportunitate).

Un hard disk este format din cinci părți principale. Și primul dintre ei - circuit integrat, care sincronizează discul cu computerul și gestionează toate procesele.

A doua parte este motorul electric(ax), face ca discul să se rotească cu o viteză de aproximativ 7200 rpm, iar circuitul integrat menține constantă viteza de rotație.

Și acum al treilea, probabil cea mai importantă parte este culbutorul, care poate scrie și citi informații. Capătul culbutorului este de obicei despicat pentru a permite operarea simultană a mai multor discuri. Cu toate acestea, capul basculant nu intră niciodată în contact cu discurile. Există un decalaj între suprafața discului și cap, dimensiunea acestui spațiu este de aproximativ cinci mii de ori mai mică decât grosimea unui păr uman!

Dar să vedem în continuare ce se întâmplă dacă golul dispare și capul basculant intră în contact cu suprafața discului rotativ. Ne amintim încă de la școală că F=m*a (a doua lege a lui Newton, după părerea mea), din care rezultă că un obiect cu o masă mică și o accelerație uriașă devine incredibil de greu. Având în vedere viteza enormă de rotație a discului în sine, greutatea capului basculant devine foarte, foarte vizibilă. Desigur, deteriorarea discului este inevitabil în acest caz. Apropo, asta s-a întâmplat cu discul în care acest gol a dispărut dintr-un motiv oarecare:

Rolul forței de frecare este de asemenea important, adică. absența sa aproape completă, când rockerul începe să citească informații, în timp ce se mișcă de până la 60 de ori pe secundă. Dar stai, unde este motorul care antrenează culbutorul și la o asemenea viteză? De fapt, nu este vizibil, deoarece este un sistem electromagnetic care lucrează la interacțiunea a 2 forțe ale naturii: electricitatea și magnetismul. Această interacțiune vă permite să accelerați rockerul la viteza luminii, în sensul literal.

A patra parte- hard disk-ul în sine este de unde se scriu și se citesc informațiile de altfel, pot fi mai multe;

Ei bine, a cincea și ultima parte a designului hard disk-ului este, desigur, cazul în care sunt instalate toate celelalte componente. Materialele folosite sunt următoarele: aproape întregul corp este din plastic, dar capacul superior este întotdeauna metal. Carcasa asamblată este adesea numită „zonă ermetică”. Există o părere că nu există aer în interiorul zonei de izolare sau, mai degrabă, că există un vid acolo. Această opinie se bazează pe faptul că, la viteze atât de mari de rotație a discului, chiar și un fir de praf care intră înăuntru poate face o mulțime de lucruri rele. Și acest lucru este aproape adevărat, cu excepția faptului că acolo nu există vid - dar există aer purificat, uscat sau gaz neutru - azot, de exemplu. Deși, poate în versiunile anterioare hard disk-uri, în loc să purifice aerul, pur și simplu l-au pompat afară.

Vorbeam despre componente, i.e. in ce consta un hard disk?. Acum să vorbim despre stocarea datelor.

Cum și sub ce formă sunt stocate datele pe hard diskul unui computer?

Datele sunt stocate în piste înguste de pe suprafața discului. În timpul producției, peste 200 de mii dintre aceste piese sunt aplicate pe disc. Fiecare pistă este împărțită în sectoare.

Hărțile traseelor ​​și sectoarelor vă permit să determinați unde să scrieți sau să citiți informațiile. Din nou, toate informațiile despre sectoare și piste se află în memoria circuitului integrat, care, spre deosebire de alte componente ale hard disk-ului, nu se află în interiorul carcasei, ci în exterior și, de obicei, în partea de jos.

Suprafața discului în sine este netedă și strălucitoare, dar acest lucru este doar la prima vedere. La o inspecție mai atentă, structura suprafeței se dovedește a fi mai complexă. Faptul este că discul este realizat dintr-un aliaj metalic acoperit cu un strat feromagnetic. Acest strat face toată treaba. Stratul feromagnetic își amintește toate informațiile, cum? Foarte simplu. Capul basculant magnetizează o zonă microscopică de pe film (stratul ferromagnetic), stabilind momentul magnetic al unei astfel de celule la una dintre stările: o sau 1. Fiecare astfel de zero și unu se numesc biți. Astfel, orice informație înregistrată pe un hard disk, de fapt, reprezintă o anumită secvență și un anumit număr de zerouri și unu. De exemplu, fotografia calitate bună ocupă aproximativ 29 de milioane de astfel de celule și este împrăștiată în 12 sectoare diferite. Da, sună impresionant, dar în realitate este o cantitate mare biții ocupă o zonă foarte mică pe suprafața discului. Fiecare centimetru pătrat al suprafeței unui hard disk conține câteva zeci de miliarde de biți.

Cum funcționează un hard disk

Ne-am uitat doar la dispozitiv dur disc, fiecare dintre componentele sale separat. Acum propun să conectez totul la un anumit sistem, datorită căruia însuși principiul de funcționare al hard disk-ului va fi clar.

Asa de, principiul pe care funcționează un hard diskîn continuare: atunci când hard disk-ul este pus în funcțiune, aceasta înseamnă că fie i se scrie, fie se citesc informații din el, fie din el, motorul electric (axul) începe să capete avânt și, din moment ce hard disk-urile sunt atașate la axul în sine, în consecință, merg cu el și încep să se rotească. Și până când rotațiile discului(lor) au atins un nivel astfel încât să se formeze o pernă de aer între capul culbutorului și disc, culbutorul este situat într-o „zonă de parcare” specială pentru a evita deteriorarea. Așa arată.

De îndată ce viteza atinge nivelul dorit, servomotorul (motorul electromagnetic) mișcă culbutorul, care este deja poziționat în locul de unde trebuie scrise sau citite informațiile. La asta contribuie exact circuit integrat, care controlează toate mișcările balansoarului.

Există o opinie larg răspândită, un fel de mit, că în momente când discul este „inactiv”, adică. Nu se efectuează temporar operațiuni de citire/scriere cu acesta, iar hard disk-urile din interior nu se mai rotesc. Acesta este cu adevărat un mit, deoarece, de fapt, hard disk-urile din interiorul carcasei se rotesc constant, chiar și atunci când hard disk-ul este în modul de economisire a energiei si nu i se scrie nimic.

Ei bine, ne-am uitat în detaliu la dispozitivul unui hard disk al computerului. Desigur, în cadrul unui articol, este imposibil să vorbim despre tot ce are legătură cu hard disk-urile. De exemplu, acest articol nu a vorbit despre - acesta este un subiect mare, am decis să scriu un articol separat despre el.

Am găsit un videoclip interesant despre cum funcționează un hard disk în diferite moduri

Vă mulțumesc tuturor pentru atenție, dacă încă nu v-ați abonat la actualizările de pe acest site, vă recomand cu căldură să faceți acest lucru pentru a nu rata materiale interesante și utile. Ne vedem pe paginile blogului!

Unitate de hard disk (HDD)\HDD ( Hard disk Drive)\hard disk (media) este un obiect material capabil să stocheze informații.

Dispozitivele de stocare a informațiilor pot fi clasificate după următoarele criterii:

• metoda de stocare a informatiilor: magnetoelectrica, optica, magneto-optica;
• tip de mediu de stocare: hard disk-uri flexibile discuri magnetice, discuri optice și magneto-optice, bandă magnetică, elemente de memorie în stare solidă;
• metoda de organizare a accesului la informații - unități de acces direct, secvențial și bloc;
• tip de dispozitiv de stocare a informațiilor - încorporat (intern), extern, autonom, mobil (purtabil) etc.

O parte semnificativă a dispozitivelor de stocare a informațiilor utilizate în prezent se bazează pe medii magnetice.

Dispozitiv cu hard disk

Hard disk-ul conține un set de plăci, cel mai adesea reprezentând discuri metalice, acoperite cu un material magnetic - platou (oxid de ferită gamma, ferită de bariu, oxid de crom...) și conectate între ele cu ajutorul unui ax (ax, ax).
Discurile în sine (aproximativ 2 mm grosime) sunt realizate din aluminiu, alamă, ceramică sau sticlă. (vezi poza)

Ambele suprafețe ale discurilor sunt folosite pentru înregistrare. Folosit 4-9 farfurii. Arborele se rotește cu o viteză mare constantă (3600-7200 rpm)
Rotirea discurilor și mișcarea radicală a capetelor se efectuează folosind 2 motoare electrice.
Datele sunt scrise sau citite folosind capete de scriere/citire câte unul pentru fiecare suprafață a discului. Numărul de capete este egal cu numărul de suprafețe de lucru ale tuturor discurilor.

Informațiile sunt scrise pe disc în locuri strict definite - concentrice piese (piese) . Piesele sunt împărțite în sectoare. Un sector conține 512 octeți de informații.

Schimbul de date între RAM și NMD este realizat secvenţial de un număr întreg (cluster). Cluster- lanțuri de sectoare consecutive (1,2,3,4,...)

Special motor folosind o paranteză, poziționează capul de citire/scriere peste o pistă dată (o mișcă în direcția radială).
Când discul este rotit, capul este situat deasupra sectorului dorit. Evident, toate capetele se mișcă simultan și citesc informațiile capete de date se mișcă simultan și citesc informații de pe piese identice pe diferite unități.

Piese de hard disk cu același număr de serie activat diferite unități se numeste hard disk cilindru .
Capetele de citire-scriere se deplasează de-a lungul suprafeței platoului. Cu cât capul este mai aproape de suprafața discului fără a-l atinge, cu atât densitatea de înregistrare admisă este mai mare.

Dispozitiv cu hard disk

Principiul magnetic al citirii și scrierii informațiilor

Principiul de înregistrare a informațiilor magnetice

Bazele fizice ale proceselor de înregistrare și reproducere a informațiilor pe medii magnetice sunt puse în lucrările fizicienilor M. Faraday (1791 - 1867) și D. C. Maxwell (1831 - 1879).

În medii de stocare magnetice înregistrare digitală produs pe material sensibil magnetic. Astfel de materiale includ unele varietăți de oxizi de fier, nichel, cobalt și compușii săi, aliaje, precum și magnetoplaste și magnetoelasta cu materiale plastice vâscoase și cauciuc, materiale magnetice micropulbere.

Învelișul magnetic are o grosime de câțiva micrometri. Acoperirea este aplicată pe o bază nemagnetică, care este realizată din materiale plastice pentru benzi magnetice și dischete, iar aliajele de aluminiu și materialele de substrat compozite sunt utilizate pentru hard disk. Învelișul magnetic al discului are o structură de domeniu, adică constă din multe particule minuscule magnetizate.

Domeniu magnetic (din latină dominium - posesie) este o regiune microscopică, magnetizată uniform în probele feromagnetice, separată de regiunile învecinate prin straturi subțiri de tranziție (limite de domenii).

Sub influența unui câmp magnetic extern, propriul campuri magnetice domeniile sunt orientate în conformitate cu direcția liniilor câmpului magnetic. După încetarea expunerii câmp extern pe suprafaţa domeniului se formează zone de magnetizare reziduală. Datorită acestei proprietăți, informațiile sunt stocate pe un mediu magnetic în prezența unui câmp magnetic.

La înregistrarea informațiilor, un câmp magnetic extern este creat folosind un cap magnetic. În procesul de citire a informațiilor, zonele de magnetizare reziduală, situate vizavi de capul magnetic, induc în acesta o forță electromotoare (EMF) în timpul citirii.

Schema de scriere și citire de pe un disc magnetic este prezentată în Fig. 3.1 O schimbare a direcției EMF într-o anumită perioadă de timp este identificată cu o unitate binară, iar absența acestei modificări este identificată cu zero. Se numește perioada specificată element bit.

Suprafața unui mediu magnetic este considerată ca o succesiune de poziții de puncte, fiecare dintre ele fiind asociată cu un pic de informații. Deoarece locația acestor poziții nu este determinată cu precizie, înregistrarea necesită marcaje pre-aplicate pentru a ajuta la localizarea pozițiilor de înregistrare necesare. Pentru a aplica astfel de mărci de sincronizare, discul trebuie împărțit în piste
si sectoare - formatare

Organizarea accesului rapid la informații de pe disc este o etapă importantă în stocarea datelor. Acces online oricărei părți a suprafeței discului este asigurată, în primul rând, oferindu-i o rotație rapidă și, în al doilea rând, prin deplasarea capului magnetic de citire/scriere de-a lungul razei discului.
O dischetă se rotește cu o viteză de 300-360 rpm, iar un hard disk se rotește la 3600-7200 rpm.

Dispozitiv logic de hard disk

Discul magnetic nu este inițial gata de utilizare. Pentru a-l aduce în stare de funcționare trebuie să fie formatat, adică trebuie creată structura discului.

Structura (dispunerea) discului este creată în timpul procesului de formatare.

Formatare discurile magnetice includ 2 trepte:

1. formatare fizică (nivel scăzut)
2. logic (nivel înalt).

La formatarea fizică, suprafața de lucru a discului este împărțită în zone separate numite sectoare, care sunt situate de-a lungul unor cercuri concentrice – căi.

În plus, sectoarele care nu sunt adecvate pentru înregistrarea datelor sunt determinate și marcate ca rău pentru a evita utilizarea lor. Fiecare sector este unitate minimă datele de pe disc, are propria sa adresă de furnizat acces direct către el. Adresa sectorului include numărul părții discului, numărul piesei și numărul sectorului piesei. Parametrii fizici ai discului sunt setati.

De regulă, utilizatorul nu trebuie să se ocupe de formatarea fizică, deoarece în majoritatea cazurilor hard disk-urile ajung formatate. În general, acest lucru ar trebui făcut de un centru de service specializat.

Formatare la nivel scăzut trebuie făcută în următoarele cazuri:

• dacă există o eroare în pista zero, provocând probleme la pornirea de pe un hard disk, dar discul în sine este accesibil la pornirea de pe o dischetă;
• dacă readuceți un disc vechi la starea de funcționare, de exemplu, rearanjat de la un computer stricat.
• dacă discul este formatat pentru a funcționa cu alt sistem de operare;
• dacă discul a încetat să funcționeze normal și toate metodele de recuperare nu au dat rezultate pozitive.

Vă rugăm să rețineți că formatarea fizică este o operație foarte puternică— atunci când este executat, datele stocate pe disc vor fi șterse complet și va fi complet imposibil să le restaurați! Prin urmare, nu continuați cu formatarea la nivel scăzut decât dacă sunteți sigur că ați stocat toate datele importante de pe hard disk!

După ce efectuați formatarea la nivel scăzut, urmează următorul pas - crearea unei partiții a hard disk-ului într-una sau mai multe unități logice - cea mai buna cale face față confuziei directoarelor și fișierelor împrăștiate pe disc.

Fără a adăuga niciun element hardware la sistemul dvs., aveți posibilitatea de a lucra cu mai multe părți ale unui hard disk, cum ar fi mai multe unități.
Acest lucru nu crește capacitatea discului, dar organizarea acestuia poate fi îmbunătățită semnificativ. În plus, diverse unități logice poate fi folosit pentru diverse sisteme de operare.

La formatare logica suportul este în sfârșit pregătit pentru stocarea datelor de către organizare logica spatiu pe disc.
Discul este pregătit să scrie fișiere în sectoare create prin formatare de nivel scăzut.
După crearea tabelului de partiții de disc, urmează următoarea etapă - formatarea logică a părților individuale ale partiției, denumite în continuare discuri logice.

Unitate logică - Aceasta este o zonă a hard disk-ului care funcționează în același mod ca o unitate separată.

Formatarea logică este un proces mult mai simplu decât formatarea la nivel scăzut.
Pentru a-l rula, porniți de pe discheta care conține utilitarul FORMAT.
Dacă aveți mai multe unități logice, formatați-le pe toate una câte una.

În timpul procesului de formatare logic, discul este alocat zona sistemului, care constă din 3 părți:

• sectorul de pornire și tabelul de partiții (înregistrare de pornire)
• Tabelele de alocare a fișierelor (FAT), în care sunt înregistrate numărul de piste și sectoare care stochează fișiere
• director rădăcină (Director rădăcină).

Informațiile sunt înregistrate în părți prin cluster. Nu pot exista 2 fișiere diferite în același cluster.
În plus, discului i se poate da un nume în această etapă.

Un hard disk poate fi împărțit în mai multe unități logice și, invers, 2 hard disk-uri pot fi combinate într-o singură unitate logică.

Este recomandat să creați cel puțin două partiții (două unități logice) pe hard disk: una dintre ele este alocată pentru sistemul de operare și software, a doua unitate este alocată exclusiv pentru datele utilizatorului. În acest fel, datele și fișierele de sistem sunt stocate separat unele de altele, iar în cazul unei defecțiuni a sistemului de operare, există o șansă mult mai mare ca datele utilizatorului să fie salvate.

Caracteristicile hard disk-urilor

Hard disk-urile (hard disk-urile) diferă unele de altele prin următoarele caracteristici:

1. capacitate
2. performanță – timpul de acces la date, viteza de citire și scriere a informațiilor.
3. interfață (metoda de conectare) - tipul de controler la care ar trebui conectat hard diskul (cel mai adesea IDE/EIDE și diverse opțiuni SCSI).
4. alte caracteristici

1. Capacitate— cantitatea de informații care se potrivește pe disc (determinată de nivelul tehnologiei de fabricație).
Astăzi capacitatea este de 500 -2000 sau mai mult GB. Nu poți avea niciodată suficient spațiu pe hard disk.

2. Viteza de funcționare (performanță) discul este caracterizat de doi indicatori: timpul de acces la discȘi viteza de citire/scriere a discului.

Timpul de acces – timpul necesar pentru deplasarea (poziționarea) capetelor de citire/scriere pe pista și sectorul dorit.
Timpul mediu de acces tipic între două piese selectate aleatoriu este de aproximativ 8-12 ms (milisecunde), mai mult discuri rapide au un timp de 5-7ms.
Timpul de tranziție la calea adiacentă (cilindrul adiacent) este mai mic de 0,5 - 1,5 ms. Este, de asemenea, nevoie de timp pentru a apela la sectorul dorit.
Timpul total de rotație a discului pentru hard disk-urile de astăzi este de 8 - 16 ms, timpul mediu de așteptare în sector este de 3-8 ms.
Cu cât timpul de acces este mai scurt, cu atât mai repede va funcționa discul.

Viteza de citire/scriere(lățime de bandă de intrare/ieșire) sau rata de transfer de date (transfer)– timpul de transfer al datelor secvențiale depinde nu numai de disc, ci și de controlerul acestuia, tipurile de magistrală și viteza procesorului. Viteza discurilor lente este de 1,5-3 MB/s, pentru cele rapide 4-5 MB/s, pentru cele mai recente 20 MB/s.
Hard disk-urile cu interfață SCSI acceptă o viteză de rotație de 10.000 rpm. iar timpul mediu de căutare 5ms, viteza de transfer de date 40-80 Mb/s.

3.Interfață standard pentru hard disk - adica tipul de controler la care trebuie conectat hard disk-ul. Este situat pe placa de baza.
Există trei interfețe principale de conectare

1. IDE și diferitele sale variante

IDE (Integrated Disk Electronic) sau (ATA) Advance Technology Attachment
Avantaje: simplitate și cost redus

Viteza de transfer: 8.3, 16.7, 33.3, 66.6, 100 Mb/s. Pe măsură ce datele se dezvoltă, interfața acceptă extinderea listei de dispozitive: hard disk, super dischetă, magneto-optică,
NML, CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, LS-120, ZIP.

Sunt introduse unele elemente de paralelizare (conectare și deconectare/reconectare) și monitorizarea integrității datelor în timpul transmisiei. Principalul dezavantaj al IDE-ului este numărul mic de dispozitive conectate (nu mai mult de 4), care în mod clar nu este suficient pentru un PC de ultimă generație.
Astăzi, interfețele IDE au trecut la noi protocoale de schimb Ultra ATA. Creșterea semnificativă a debitului dvs
Modul 4 și modul 2 DMA (Acces direct la memorie) vă permit să transferați date la o viteză de 16,6 Mb/s, totuși viteza reala transferul de date ar fi mult mai mic.
Standardele Ultra DMA/33 și Ultra DMA/66, dezvoltate în februarie 1998. de Quantum au 3 moduri de operare 0,1,2 și respectiv 4, în al doilea mod suportat de purtător
viteza de transfer 33 Mb/s. (Ultra DMA/33 Mode 2) Pentru a vă asigura că o viteză atât de mare poate fi atinsă numai atunci când faceți schimb cu unitatea tampon. Pentru a profita
Standardele Ultra DMA necesită îndeplinirea a 2 condiții:

1. suport hardware pe placa de baza (chipset) si pe unitatea propriu-zisa.

2. pentru a suporta modul Ultra DMA, ca și alte DMA (Acces direct la memorie).

Necesar șofer special Pentru seturi diferite diverse microcircuite. De regulă, acestea sunt incluse cu placa de bază, dacă este necesar, aceasta poate fi „descărcată”;
de pe Internet de pe pagina producătorului placa de baza.

Standardul Ultra DMA este compatibil cu controlerele anterioare care operează într-o versiune mai lentă.
Versiunea de astăzi: Ultra DMA/100 (sfârșitul anului 2000) și Ultra DMA/133 (2001).

SATA
IDE de înlocuire (ATA) nu alt Fireware High Speed ​​​​Serial Bus (IEEE-1394). Aplicație tehnologie nouă vă va permite să creșteți viteza de transfer la 100 Mb/s,
Fiabilitatea sistemului crește, acest lucru vă va permite să instalați dispozitive fără a porni computerul, ceea ce este strict interzis în interfața ATA.

SCSI (Small Computer System Interface)— dispozitivele sunt de 2 ori mai scumpe decât cele obișnuite și necesită un controler special pe placa de bază.
Folosit pentru servere, sisteme de publicare, CAD. Oferă performanțe mai mari (viteză de până la 160 Mb/s), o gamă largă de dispozitive de stocare conectate.
Controlerul SCSI trebuie achiziționat împreună cu discul corespunzător.

SCSI are un avantaj față de IDE - flexibilitate și performanță.
Flexibilitatea constă în numărul mare de dispozitive conectate (7-15), iar pentru IDE (maximum 4), o lungime mai mare a cablului.
Performanță – viteză mare de transfer și capacitatea de a procesa simultan mai multe tranzacții.

1. Ultra Sсsi 2/3 (Fast-20) până la 40 Mb/s versiunea pe 16 biți Ultra2 - standard SCSI până la 80 Mb/s

2. O altă tehnologie de interfață SCSI numită Fibre Channel Arbitrate Loop (FC-AL) vă permite să vă conectați până la 100 Mbps, cu o lungime a cablului de până la 30 de metri. Tehnologia FC-AL permite conexiuni „fierbinte”, de ex. în mișcare, are linii suplimentare pentru monitorizare și corectare a erorilor (tehnologia este mai scumpă decât SCSI obișnuit).

4. Alte caracteristici ale hard disk-urilor moderne

Varietatea uriașă de modele de hard disk face dificilă alegerea celui potrivit.
Pe lângă capacitatea necesară, este foarte importantă și performanța, care este determinată în principal de caracteristicile sale fizice.
Astfel de caracteristici sunt timpul mediu de căutare, viteza de rotație, viteza de transfer intern și extern și dimensiunea memoriei cache.

4.1 Timp mediu de căutare.

Hard disk-ului durează ceva timp pentru a muta capul magnetic din poziția actuală în cea nouă necesară pentru a citi următoarea informație.
În fiecare situație specifică, acest timp este diferit, în funcție de distanța pe care trebuie să o miște capul. De obicei, specificațiile oferă doar valori medii și cele aplicate diferite companii algoritmii de mediere diferă în general, astfel încât compararea directă este dificilă.

Deci, de la Fujitsu, Western Digital sunt efectuate de-a lungul tuturor perechilor de piste posibile, companiile Maxtor și Quantum folosesc metoda de acces aleatoriu. Rezultatul rezultat poate fi ajustat în continuare.

Timpul de căutare pentru scris este adesea puțin mai mare decât pentru citit. Unii producători oferă doar valoarea inferioară (pentru citire) în specificațiile lor. În orice caz, pe lângă valorile medii, este util să se țină cont de maximul (pe întregul disc),
și timpul de căutare minim (adică, de la pistă la pistă).

4.2 Viteza de rotație

Din punctul de vedere al vitezei de acces la fragmentul dorit al înregistrării, viteza de rotație afectează cantitatea așa-numitului timp latent, care este necesar pentru ca discul să se rotească spre capul magnetic cu sectorul dorit.

Valoarea medie a acestui timp corespunde unei jumătăți de rotație a discului și este de 8,33 ms la 3600 rpm, 6,67 ms la 4500 rpm, 5,56 ms la 5400 rpm, 4,17 ms la 7200 rpm.

Valoarea timpului latent este comparabilă cu timpul mediu de căutare, astfel încât în ​​unele moduri poate avea același impact, dacă nu mai mare, asupra performanței.

4.3 Rată de transmisie internă

— viteza cu care datele sunt scrise sau citite de pe disc. Datorită înregistrării zonei, are o valoare variabilă - mai mare cu piste externe si mai jos pe cele interne.
Când lucrați cu fișiere lungi, în multe cazuri acest parametru limitează viteza de transfer.

4.4 Viteza externă transferuri

— viteza (vârf) cu care datele sunt transmise prin interfață.

Depinde de tipul de interfață și cel mai adesea are valori fixe: 8.3; 11,1; 16,7 Mb/s pentru IDE îmbunătățit (PIO Mode2, 3, 4); 33,3 66,6 100 pentru Ultra DMA; 5, 10, 20, 40, 80, 160 Mb/s pentru SCSI sincron, respectiv Fast SCSI-2, FastWide SCSI-2 Ultra SCSI (16 biți).

4.5 Dacă hard disk-ul are propria memorie cache și volumul său (buffer de disc).

Volumul și organizarea memoriei cache (buffer intern) pot afecta semnificativ performanță grea disc. La fel ca pentru memoria cache obișnuită,
Odată atins un anumit volum, creșterea productivității încetinește brusc.

Memoria cache segmentată de mare capacitate este relevantă pentru unitățile SCSI de înaltă performanță utilizate în medii multitasking. Cu cât este mai mare memoria cache, cu atât funcționează mai rapid hard diskul (128-256Kb).

Influența fiecărui parametru asupra performanței generale este destul de dificil de izolat.

Cerințe pentru hard disk

Principala cerință pentru discuri este fiabilitatea funcționării, garantată de o durată lungă de viață a componentelor de 5-7 ani; indicatori statistici buni si anume:

• timpul mediu dintre defecțiuni de cel puțin 500 de mii de ore (cea mai înaltă clasă 1 milion de ore sau mai mult.)
• sistem de monitorizare activ încorporat pentru starea nodurilor de disc Tehnologie SMART/Self Monitoring Analysis and Report.

Tehnologie INTELIGENT. (Tehnologia de analiză și raportare de automonitorizare) este un standard industrial deschis dezvoltat la un moment dat de Compaq, IBM și o serie de alți producători de hard disk.

Scopul acestei tehnologii este autodiagnosticarea internă a hard disk-ului, care vă permite să evaluați starea sa actuală și să vă informați despre posibile probleme viitoare care ar putea duce la pierderea datelor sau la defecțiunea unității.

Starea tuturor elementelor vitale de disc este monitorizată în mod constant:
capete, suprafete de lucru, motor electric cu ax, unitate electronica. De exemplu, dacă este detectată o slăbire a semnalului, informațiile sunt rescrise și au loc observații ulterioare.
Dacă semnalul slăbește din nou, datele sunt transferate într-o altă locație, iar clusterul dat este plasat ca defect și indisponibil, iar un alt cluster din rezerva de disc este pus la dispoziție în locul său.

Când lucrați cu un hard disk, ar trebui să urmați regim de temperatură, în care funcționează unitatea. Producătorii garantează funcționarea fără probleme a hard disk-ului la temperaturi ambientale cuprinse între 0C și 50C, deși, în principiu, fără consecințe grave poți modifica limitele cu cel puțin 10 grade în ambele sensuri.
Cu abateri mari de temperatură, este posibil să nu se formeze un strat de aer cu grosimea necesară, ceea ce va duce la deteriorarea stratului magnetic.

Deloc Producătorii de HDD-uri Ei acordă destul de multă atenție fiabilității produselor lor.

Principala problemă este că particulele străine pătrund în interiorul discului.

Pentru comparație: o particule de fum de tutun este de două ori distanța dintre suprafață și cap, grosimea unui păr uman este de 5-10 ori mai mare.
Pentru cap, o întâlnire cu astfel de obiecte va avea ca rezultat o lovitură puternică și, ca urmare, o deteriorare parțială sau o defecțiune completă.
În exterior, acest lucru este vizibil ca apariția unui număr mare de clustere inutilizabile localizate în mod regulat.

Accelerările mari (supraîncărcările) de scurtă durată care apar în timpul impacturilor, căderilor etc. sunt periculoase. De exemplu, de la un impact capul lovește brusc magneticul
strat și provoacă distrugerea acestuia în locul corespunzător. Sau, invers, se mișcă mai întâi în direcția opusă, apoi, sub influența forței elastice, lovește suprafața ca un arc.
Ca urmare, în carcasă apar particule de acoperire magnetică, care din nou pot deteriora capul.

Nu ar trebui să vă gândiți că sub influența forței centrifuge vor zbura departe de disc - stratul magnetic
îi va atrage ferm către tine. În principiu, consecințele teribile nu sunt impactul în sine (puteți să vă împăcați cumva cu pierderea unui anumit număr de clustere), ci faptul că se formează particule care vor cauza cu siguranță daune suplimentare discului.

Pentru a preveni astfel de cazuri foarte neplăcute, diverse companii recurg la tot felul de trucuri. Pe lângă pur și simplu creșterea rezistenței mecanice a componentelor discului, este utilizată și tehnologia inteligentă S.M.A.R.T, care monitorizează fiabilitatea înregistrării și siguranța datelor de pe suport (vezi mai sus).

De fapt, discul nu este întotdeauna formatat la capacitatea sa maximă, există o oarecare rezervă. Acest lucru se datorează în principal faptului că este aproape imposibil să se producă un transportator
pe care absolut întreaga suprafață ar fi de înaltă calitate, cu siguranță vor fi ciorchini proaste (eșecuri). Când un disc este formatat la nivel scăzut, electronicele sale sunt configurate astfel
astfel încât să ocolească aceste zone defecte și să fie complet invizibil pentru utilizator că media are un defect. Dar dacă sunt vizibile (de exemplu, după formatare
utilitarul afișează numărul lor altul decât zero), atunci acest lucru este deja foarte rău.

Dacă garanția nu a expirat (și, în opinia mea, cel mai bine este să cumpărați un HDD cu garanție), atunci duceți imediat discul la vânzător și solicitați o înlocuire a suportului sau o rambursare.
Vânzătorul, desigur, va începe imediat să spună că câteva zone defecte nu sunt un motiv de îngrijorare, dar nu-l credeți. După cum am menționat deja, acest cuplu va provoca, cel mai probabil, mult mai multe și, ulterior, este posibilă defecțiunea completă a hard disk-ului.

Un disc în stare de funcționare este deosebit de sensibil la deteriorare, așa că nu trebuie să așezați computerul într-un loc în care ar putea fi supus la diferite șocuri, vibrații etc.

Pregătirea hard disk-ului pentru lucru

Să începem de la bun început. Să presupunem că ați cumpărat un hard disk și un cablu pentru acesta separat de computer.
(Adevărul este că atunci când cumpărați calculator asamblat, veți primi un disc gata de utilizare).

Câteva cuvinte despre manipularea lui. Un hard disk este un produs foarte complex care conține, pe lângă electronică, și mecanică de precizie.
Prin urmare, necesită o manipulare atentă - șocuri, căderi și vibrații puternice îl pot deteriora piesa mecanica. De regulă, placa de unitate conține multe elemente de dimensiuni mici și nu este acoperită cu capace durabile. Din acest motiv, trebuie avut grijă pentru a asigura siguranța acestuia.
Primul lucru pe care ar trebui să-l faceți când primiți un hard disk este să citiți documentația care a venit cu acesta - probabil că va conține o mulțime de informații utile și interesante. În acest caz, ar trebui să acordați atenție următoarelor puncte:

• prezența și opțiunile pentru setarea jumperilor care determină setările (instalarea) discului, de exemplu, determinarea unui astfel de parametru precum numele fizic al discului (pot fi prezenți, dar este posibil să nu fie prezente),
• numărul de capete, cilindri, sectoare pe discuri, nivelul de precompensare și tipul discului. Trebuie să introduceți aceste informații atunci când vi se solicită programul de configurare a computerului.
  Toate aceste informații vor fi necesare atunci când formatați discul și pregătiți mașina să lucreze cu el.
• Dacă computerul în sine nu detectează parametrii hard diskului dvs., problema mai mare va fi instalarea unei unități pentru care nu există documentație.
  Pe majoritatea hard disk-urilor puteți găsi etichete cu numele producătorului, tipul (marca) dispozitivului, precum și un tabel cu piese care nu sunt permise pentru utilizare.
  În plus, unitatea poate conține informații despre numărul de capete, cilindri și sectoare și nivelul de precompensare.

Pentru a fi corect, trebuie spus că de multe ori doar titlul său este scris pe disc. Dar chiar și în acest caz, puteți găsi informațiile necesare fie în cartea de referință,
sau apelând la reprezentanța companiei. Este important să obțineți răspunsuri la trei întrebări:

• Cum ar trebui setate jumperii pentru a utiliza unitatea ca master\slave?
• Câți cilindri și capete sunt pe disc, câte sectoare pe pistă, care este valoarea de precompensare?
• Ce tip de disc dintre cele înregistrate în BIOS-ul ROM se potrivește cel mai bine cu această unitate?

Cu aceste informații în mână, puteți trece la instalarea hard disk-ului.

Pentru instalare greu disc în computerul dvs., faceți următoarele:

1. Deconectați întreaga unitate de sistem de la alimentare și scoateți capacul.
2. Conectați cablul hard disk-ului la controlerul plăcii de bază. Dacă instalați un al doilea disc, puteți utiliza cablul de la primul dacă are un conector suplimentar, dar trebuie să rețineți că viteza de funcționare a diferitelor hard disk-uri va fi comparată cu partea mai lentă.
3. Dacă este necesar, schimbați jumperii în funcție de modul în care utilizați hard diskul.
4. Instalați unitatea într-un spațiu liber și conectați cablul de la controlerul de pe placă la conectorul hard disk-ului cu banda roșie la sursa de alimentare, cablul de alimentare.
5. Fixați în siguranță hard disk-ul cu patru șuruburi pe ambele părți, aranjați cablurile în interiorul computerului astfel încât la închiderea capacului să nu le tăiați,
6. Închideți unitatea de sistem.
7. Dacă computerul în sine nu detectează unitatea de disc, atunci modificați configurația computerului utilizând Configurare, astfel încât computerul să știe că un nou dispozitiv a fost adăugat la acesta.

Producători de hard disk

Hard disk-urile de aceeași capacitate (dar de la producători diferiți) au de obicei caracteristici mai mult sau mai puțin similare, iar diferențele sunt exprimate în principal în designul carcasei, factorul de formă (cu alte cuvinte, dimensiunile) și durata de viață service in garantie. Mai mult decât atât, despre acestea din urmă trebuie făcută o mențiune specială: costul informațiilor de pe un hard disk modern este adesea de multe ori mai mare decât prețul propriu.

Dacă discul dvs. are probleme, încercarea de a-l repara adesea înseamnă doar expunerea datelor la riscuri suplimentare.
O modalitate mult mai rezonabilă este să înlocuiți dispozitivul defect cu unul nou.
Cea mai mare parte a hard disk-urilor de pe piața rusă (și nu numai) este formată din produse de la IBM, Maxtor, Fujitsu, Western Digital (WD), Seagate, Quantum.

numele producătorului care produce acest tip depozitare,

corporație Quantum (www. quantum. com.), fondată în 1980, este unul dintre veteranii de pe piață unități de disc. Compania este cunoscută pentru soluțiile sale tehnice inovatoare care vizează îmbunătățirea fiabilității și performanței hard disk-urilor, a timpului de acces la date pe disc și a vitezei de citire/scriere pe disc, precum și pentru capacitatea de a informa despre posibile probleme viitoare care ar putea duce la pierderea datelor. sau defecțiunea discului.

— Una dintre tehnologiile proprietare Quantum este SPS (Shock Protection System), concepută pentru a proteja discul de șoc.

- program DPS (Data Protection System) încorporat, conceput pentru a păstra cel mai valoros lucru - datele stocate pe acestea.

corporație Western Digital (www.wdс.com.) De asemenea, una dintre cele mai vechi companii producătoare de unități de disc, a cunoscut suișuri și coborâșuri în istoria sa.
Firma pentru în ultima vreme a fost capabil să implementeze cel mai mult cele mai noi tehnologii. Printre acestea, este de remarcat propria noastră dezvoltare - tehnologia Data Lifeguard, care este o dezvoltare ulterioară a sistemului S.M.A.R.T. Încearcă să completeze logic lanțul.

Conform acestei tehnologii, suprafața discului este scanată în mod regulat în perioadele în care nu este utilizată de sistem. Aceasta citește datele și le verifică integritatea. Dacă sunt observate probleme în timpul accesării unui sector, datele sunt transferate în alt sector.
Informațiile despre sectoarele defecte sunt introduse într-o listă internă de defecte, ceea ce evită intrările viitoare în sectoare defecte în viitor.

Firmă Seagate (www.seagate.com) foarte faimos pe piața noastră. Apropo, recomand hard disk-urile de la această companie, deoarece sunt foarte fiabile și durabile.

În 1998, ea a atras din nou atenția asupra ei, lansând o serie de discuri Medalist Pro
cu o viteza de rotatie de 7200 rpm, folosind rulmenti speciali pentru aceasta. Anterior, această viteză era folosită numai în unitățile de interfață SCSI, ceea ce făcea posibilă creșterea performanței. Aceeași serie folosește tehnologia SeaShield System, concepută pentru a îmbunătăți protecția discului și a datelor stocate pe acesta de influența electrostatică și șoc. În același timp, impactul radiațiilor electromagnetice este de asemenea redus.

Toate discurile fabricate suportă tehnologia S.M.A.R.T.
Noile unități Seagate includ o versiune îmbunătățită a sistemului său SeaShield, cu mai multe capacități.
Este semnificativ faptul că Seagate a anunțat cea mai mare rezistență la șoc a seriei actualizate din industrie - 300G atunci când nu este utilizat.

Firmă IBM (www. stocare. ibm. com) Deși nu a fost un furnizor important pe piața de hard disk din Rusia până de curând, a reușit să câștige rapid o bună reputație datorită unităților de disc rapide și fiabile.

Firmă Fujitsu (www.fujitsu.com) este un producător mare și cu experiență de unități de disc, nu numai magnetice, ci și optice și magneto-optice.
Adevărat, pe piața de hard disk cu interfata IDE compania nu este nicidecum lider: controlează (conform diverselor studii) aproximativ 4% din această piață, iar principalele sale interese se află în domeniul dispozitivelor SCSI.

Dicționar terminologic

Deoarece unele elemente de antrenare care joacă un rol important în funcționarea sa sunt adesea considerate concepte abstracte, cei mai importanți termeni sunt explicați mai jos.

Timpul de acces— Perioada de timp necesară unei unități de disc pentru a căuta și a transfera date în sau din memorie.
Activați performanța magnetic dur discurile sunt adesea determinate de timpul de acces (preluare).

Cluster- cea mai mică unitate de spațiu cu care funcționează sistemul de operare în tabelul de locație a fișierelor. De obicei, un cluster este format din 2-4-8 sau mai multe sectoare.
Numărul de sectoare depinde de tipul de disc. Căutarea clusterelor în loc de sectoare individuale reduce costurile de timp ale sistemului de operare. Clusterele mari oferă performanțe mai rapide
unitate, deoarece numărul de clustere în acest caz este mai mic, dar spațiul (spațiul) de pe disc este folosit mai rău, deoarece multe fișiere pot fi mai mici decât clusterul și octeții rămași ai clusterului nu sunt utilizați.

Controler (controller)- circuite, de obicei situate pe un card de expansiune, care controlează funcționarea unității de disc, inclusiv mișcarea capului și citirea și scrierea datelor.

Cilindru- piste situate unul față de celălalt pe toate laturile tuturor discurilor.

Conduce capul- un mecanism care se deplasează de-a lungul suprafeței hard diskului și asigură înregistrarea sau citirea electromagnetică a datelor.

Tabelul de alocare a fișierelor (FAT)- o înregistrare generată de sistemul de operare care urmărește plasarea fiecărui fișier pe disc și care sectoare sunt utilizate și care sunt libere pentru a scrie noi date pe ele.

Decalaj de cap— distanța dintre capul unității și suprafața discului.

Intercalare— relația dintre viteza de rotație a discului și organizarea sectoarelor de pe disc. De obicei, viteza de rotație a discului depășește capacitatea computerului de a primi date de pe disc. În momentul în care controlerul citește datele, următorul sector secvenţial a trecut deja de cap. Prin urmare, datele sunt scrise pe disc printr-unul sau două sectoare. Folosind un special software Când formatați un disc, puteți modifica ordinea de separare.

Unitate logică- anumite părți ale suprafeței de lucru a hard disk-ului, care sunt considerate unități separate.
Unele unități logice pot fi utilizate pentru alte sisteme de operare, cum ar fi UNIX.

Parcare- mutarea capetelor unității într-un anumit punct și fixarea lor staționară deasupra părților neutilizate ale discului, pentru a minimiza deteriorarea atunci când unitatea este scuturată atunci când capetele lovesc suprafața discului.

Compartimentare– operațiune de împărțire a unui hard disk în unități logice. Toate discurile sunt partiționate, deși discurile mici pot avea o singură partiție.

Disc (platon)- discul metalic propriu-zis, acoperit cu material magnetic, pe care sunt înregistrate datele. Un hard disk are de obicei mai multe discuri.

RLL (lungime limitată)- Un circuit de codificare folosit de unele controlere pentru a crește numărul de sectoare pe pistă pentru a găzdui mai multe date.

Sector- O diviziune a pistei de disc care reprezintă unitatea de bază de dimensiune utilizată de unitate. Sectoarele OS conțin de obicei 512 octeți.

Timp de poziționare (Timp de căutare)- timpul necesar pentru ca capul să se deplaseze de la pista pe care este instalat pe o altă cale dorită.

Urmări- diviziunea concentrică a discului. Piesele sunt similare cu piesele de pe o înregistrare. Spre deosebire de piesele de pe un disc, care sunt o spirală continuă, piesele de pe un disc sunt circulare. Traseele sunt la rândul lor împărțite în clustere și sectoare.

Timp de căutare de la pistă la pistă— timpul necesar pentru ca capul de antrenare să se deplaseze pe calea adiacentă.

Rata de transfer- cantitatea de informații transferate între disc și computer pe unitatea de timp. Include, de asemenea, timpul necesar pentru a căuta o pistă.

Când computerul pornește, un set de firmware stocat în Cipul BIOS, verifică echipamentul. Dacă totul este în regulă, acesta transferă controlul către încărcătorul sistemului de operare. Apoi se încarcă sistemul de operare și începeți să utilizați computerul. În același timp, unde a fost stocat sistemul de operare înainte de a porni computerul? Cum a rămas intact eseul tău, pe care l-ai scris toată noaptea, după ce computerul a fost oprit? Din nou, unde este depozitat?

Bine, probabil că am mers prea departe și știți cu toții foarte bine că datele computerului sunt stocate pe hard disk. Cu toate acestea, nu toată lumea știe ce este și cum funcționează și, din moment ce vă aflați aici, concluzionam că ne-am dori să aflăm. Ei bine, hai să aflăm!

Ce este un hard disk

Conform tradiției, să aruncăm o privire definiția hard disc pe Wikipedia:

HDD (șurub, hard disk, hard disk magnetic, HDD, HDD, HMDD) - un dispozitiv de stocare cu acces aleatoriu bazat pe principiul înregistrării magnetice.

Ele sunt utilizate în marea majoritate a computerelor și, de asemenea, ca dispozitive conectate separat pentru stocarea copiilor de rezervă ale datelor, ca Stocarea fișierelorși așa mai departe.

Să ne dăm seama puțin. imi place termenul " unitate hard disk ". Aceste cinci cuvinte transmit esența. HDD este un dispozitiv al cărui scop este stocarea datelor înregistrate pe el pentru o perioadă lungă de timp. Baza HDD-urilor sunt discuri dure (aluminiu) cu un strat special, pe care informațiile sunt înregistrate folosind capete speciale.

Nu voi lua în considerare procesul de înregistrare în detaliu - în esență, aceasta este fizica ultimelor clase de școală și sunt sigur că nu aveți nicio dorință să aprofundați în acest lucru și nu despre asta este deloc articolul.

Să fim atenți și la fraza: „ acces aleatoriu „Ceea ce, în linii mari, înseamnă că noi (calculatorul) putem citi informații din orice secțiune a căii ferate în orice moment.

Faptul important este că memorie HDD nevolatile, adică indiferent dacă alimentarea este conectată sau nu, informațiile înregistrate pe dispozitiv nu vor dispărea nicăieri. Aceasta este o diferență importantă între memoria permanentă a computerului și memoria temporară ().

Privind un hard disk de computer în viața reală, nu veți vedea nici discuri, nici capete, deoarece toate acestea sunt ascunse într-o carcasă sigilată (zonă ermetică). În exterior, hard disk-ul arată astfel:

De ce are nevoie un computer de un hard disk?

Să ne uităm la ce este un HDD într-un computer, adică ce rol joacă acesta într-un computer. Este clar că stochează date, dar cum și ce. Aici evidențiem următoarele funcții ale HDD-ului:

• Stocarea sistemului de operare, a software-ului utilizatorului și a setărilor acestora;
• Stocarea fișierelor utilizatorului: muzică, videoclipuri, imagini, documente etc.;
• Utilizarea unei părți din spațiul de pe hard disk pentru a stoca date care nu se potrivesc în RAM (fișier de schimb) sau pentru a stoca conținut memorie cu acces aleatorîn timp ce utilizați modul de repaus;

După cum puteți vedea, hard disk-ul computerului nu este doar o gură de fotografii, muzică și videoclipuri. Întregul sistem de operare este stocat pe acesta și, în plus, hard disk-ul ajută să facă față sarcinii RAM, preluând unele dintre funcțiile sale.

În ce constă un hard disk?

Am menționat parțial componentele unui hard disk, acum ne vom uita la asta mai detaliat. Deci, principalele componente ale HDD-ului:

• Cadru — protejează mecanismele hard disk-urilor de praf și umiditate. De regulă, este sigilat, astfel încât umiditatea și praful să nu pătrundă înăuntru;
• Discuri (clătite) - plăci dintr-un anumit aliaj metalic, acoperite pe ambele fețe, pe care se înregistrează datele. Numărul de plăci poate fi diferit - de la una (la opțiuni bugetare), până la mai multe;
• Motor — pe fusul căruia sunt fixate clătitele;
• Bloc de cap - un design de pârghii interconectate (balance) și capete. Partea hard diskului care citește și scrie informații pe acesta. Pentru o clătită, se utilizează o pereche de capete, deoarece atât părțile superioare, cât și cele inferioare funcționează;
• Dispozitiv de poziționare (actuator ) - un mecanism care antrenează blocul capului. Constă dintr-o pereche de magneți permanenți din neodim și o bobină situată la capătul blocului de cap;
• Controlor — un microcircuit electronic care controlează funcționarea HDD-ului;
• Zona de parcare - un loc în interiorul hard disk-ului lângă discuri sau pe partea interioară a acestora, unde capetele sunt coborâte (parcate) în timpul nefuncționării, pentru a nu deteriora suprafața de lucru a clătitelor.

Acesta este un dispozitiv simplu de hard disk. S-a format în urmă cu mulți ani și nu i s-au făcut modificări fundamentale de mult timp. Și mergem mai departe.

Cum funcționează un hard disk?

După ce alimentarea HDD-ului este furnizată, motorul, pe axul căruia sunt atașate clătitele, începe să se rotească. Atinsă viteza cu care se formează un flux constant de aer la suprafața discurilor, capetele încep să se miște.

Această secvență (mai întâi discurile se rotesc, apoi capetele încep să funcționeze) este necesară pentru ca, datorită fluxului de aer rezultat, capetele să plutească deasupra plăcilor. Da, nu ating niciodată suprafața discurilor, altfel acestea din urmă ar fi deteriorate instantaneu. Cu toate acestea, distanța de la suprafața plăcilor magnetice la capete este atât de mică (~10 nm) încât nu o puteți vedea cu ochiul liber.

După pornire, în primul rând, informații despre service despre stare de rigiditate disc și altele informatie necesara despre el, situat pe așa-numita cale zero. Abia atunci începe lucrul cu datele.

Informațiile de pe hard disk-ul unui computer sunt înregistrate pe piste, care, la rândul lor, sunt împărțite în sectoare (ca o pizza tăiată în bucăți). Pentru a scrie fișiere, mai multe sectoare sunt combinate într-un cluster, care este cel mai mic loc în care poate fi scris un fișier.

Pe lângă această partiție de disc „orizontală”, există și o partiție „verticală” convențională. Deoarece toate capetele sunt combinate, ele sunt întotdeauna poziționate deasupra aceluiași număr de piesă, fiecare deasupra discului său. Astfel, în timpul funcționării HDD, capetele par să deseneze un cilindru:

În timp ce HDD-ul rulează, în esență execută două comenzi: citire și scriere. Cand este necesara executarea unei comenzi de scriere, se calculeaza zona de pe disc in care se va executa, apoi se pozitioneaza capetele si, de fapt, se executa comanda. Rezultatul este apoi verificat. Pe lângă scrierea datelor direct pe disc, informațiile ajung și în memoria cache.

Dacă controlerul primește o comandă de citire, mai întâi verifică dacă informațiile necesare sunt în cache. Dacă nu este acolo, se calculează din nou coordonatele pentru poziționarea capetelor, apoi se poziționează capete și se citesc datele.

După terminarea lucrărilor, când alimentarea pe hard disk dispare, capetele sunt parcate automat în zona de parcare.

Așa în schiță generală iar hard disk-ul computerului funcționează. În realitate, totul este mult mai complicat, dar cel mai probabil utilizatorul obișnuit nu are nevoie de astfel de detalii, așa că haideți să terminăm această secțiune și să mergem mai departe.

Tipuri de hard disk și producătorii acestora

Astăzi, există de fapt trei principale pe piață producator de hard unități: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Acestea acoperă pe deplin cererea de dispozitive de toate tipurile și cerințele. Companiile rămase fie au dat faliment, fie au fost absorbite de una dintre principalele trei, fie au fost reutilizate.

Dacă vorbim despre tipurile de HDD, acestea pot fi împărțite după cum urmează:

1. Pentru laptopuri, parametrul principal este dimensiunea dispozitivului de 2,5 inchi. Acest lucru le permite să fie plasate compact în carcasa laptopului;
2. Pentru PC - în acest caz este posibil să se folosească și hard disk-uri de 2,5", dar de regulă se folosesc 3,5";
3. Dur exterior discurile sunt dispozitive care sunt conectate separat la un PC/laptop, servind cel mai adesea drept stocare de fișiere.

Există, de asemenea, un tip special de hard disk - pentru servere. Sunt identice cu cele obișnuite pentru PC, dar pot diferi în ceea ce privește interfețele de conectare și performanța mai mare.

Toate celelalte diviziuni ale HDD-urilor în tipuri provin din caracteristicile lor, așa că să le luăm în considerare.

Specificații hard disk

Deci, principalele caracteristici ale hard diskului unui computer:

• Volum — un indicator al cantității maxime posibile de date care pot fi stocate pe disc. Primul lucru la care se uită de obicei atunci când aleg un HDD. Această cifră poate ajunge la 10 TB, deși pentru un PC de acasă aleg adesea 500 GB - 1 TB;
• Factor de formă - dimensiunea hard diskului. Cele mai comune sunt 3,5 și 2,5 inci. După cum am menționat mai sus, 2.5″ în majoritatea cazurilor sunt instalate în laptopuri. Ele sunt, de asemenea, utilizate în HDD-urile externe. 3.5″ este instalat pe PC-uri și servere. Factorul de formă afectează, de asemenea, volumul, deoarece un disc mai mare poate încăpea mai multe date;
• Viteza axului — cu ce viteză se rotesc clătitele? Cele mai comune sunt 4200, 5400, 7200 și 10000 rpm. Această caracteristică afectează direct performanța, precum și prețul dispozitivului. Cu cât viteza este mai mare, cu atât sunt mai mari ambele valori;
• Interfață — metoda (tipul conectorului) de conectare a HDD-ului la computer. Cea mai populară interfață pentru hard disk-urile interne de astăzi este SATA (calculatoarele mai vechi foloseau IDE). Hard disk-urile externe sunt de obicei conectate prin USB sau FireWire. Pe lângă cele enumerate, există și interfețe precum SCSI, SAS;
• Volumul tamponului (memorie cache) - un tip de memorie rapidă (cum ar fi RAM) instalată pe controlerul hard diskului, concepută pentru stocarea temporară a datelor care este cel mai des accesată. Dimensiunea bufferului poate fi de 16, 32 sau 64 MB;
• Timp de acces aleatoriu — timpul în care HDD-ul este garantat să scrie sau să citească de pe orice parte a discului. Interval de la 3 la 15 ms;

Pe lângă caracteristicile de mai sus, puteți găsi și indicatori precum:

Scopul acestui articol este de a descrie structura unui hard disk modern, de a vorbi despre componentele sale principale, de a arăta cum arată și cum se numesc. În plus, vom arăta relația dintre terminologiile rusă și engleză care descriu componentele hard disk-urilor.

Pentru claritate, să ne uităm la 3,5 inchi unitate SATA. Acesta va fi un terabyte Seagate ST31000333AS complet nou. Să ne examinăm cobai.

PCB-ul verde cu urme de cupru, conectori de alimentare și SATA se numește placă electronică sau placă de control (Placă de circuit imprimat, PCB). Este folosit pentru a controla funcționarea hard disk-ului. Carcasa neagră din aluminiu și conținutul său sunt numite HDA (ansamblu cap și disc, HDA, de asemenea, o numesc „conservă”). Carcasa în sine fără conținut se mai numește și bloc ermetic (bază).

Acum să scoatem placa de circuit imprimat și să examinăm componentele așezate pe ea.

Primul lucru care vă atrage atenția este cipul mare situat în mijloc - microcontrolerul sau procesorul (Micro Controller Unit, MCU). Pe modern hard disk-uri microcontrolerul este format din două părți - unitatea centrală de procesor (CPU), care efectuează toate calculele, și canalul de citire/scriere - un dispozitiv special care convertește datele provenite de la capete semnal analogîn date digitale în timpul unei operații de citire și codificarea datelor digitale într-un semnal analogic în timpul unei operații de scriere. Procesorul are porturi de intrare/ieșire (porturi IO) pentru controlul altor componente situate pe placa de circuit imprimat și transmiterea datelor prin interfața SATA.

Cipul de memorie este un DDR obișnuit memorie SDRAM. Cantitatea de memorie determină dimensiunea memoriei cache a hard diskului. Această placă de circuit imprimat are instalați 32 MB de memorie Samsung DDR, ceea ce oferă în teorie discului un cache de 32 MB (și aceasta este exact suma dată în specificațiile tehnice ale hard disk-ului), dar acest lucru nu este în întregime adevărat. Faptul este că memoria este împărțită logic în memorie tampon (cache) și memorie firmware. Procesorul necesită o anumită cantitate de memorie pentru a încărca modulele firmware. Din câte cunoștințele noastre, numai Hitachi/IBM indică dimensiunea reală a memoriei cache în specificațiile tehnice; În ceea ce privește alte discuri, se poate doar ghici despre dimensiunea cache-ului.

Următorul cip este controlerul de control al motorului și al unității principale sau „răsucirea” (controlerul motorului bobinei vocale, controlerul VCM). În plus, acest cip controlează sursele de alimentare secundare situate pe placă, care alimentează procesorul și cipul preamplificator-comutator (preamplificator, preamplificator), situat în HDA. Acesta este principalul consumator de energie de pe placa de circuit imprimat. Controlează rotația axului și mișcarea capetelor. Miezul controlerului VCM poate funcționa chiar și la temperaturi de 100 ° C.

O parte din firmware-ul discului este stocată în memoria flash. Când discul este alimentat, microcontrolerul încarcă conținutul cipului flash în memorie și începe să execute codul. Fără codul încărcat corect, discul nici măcar nu va dori să se rotească. Dacă nu există un cip flash pe placă, înseamnă că este încorporat în microcontroler.

Senzorul de vibrații (senzorul de șoc) reacționează la tremurări care sunt periculoase pentru disc și trimite un semnal despre aceasta către controlerul VCM. VCM parchează imediat capetele și poate opri discul să se rotească. În teorie, acest mecanism ar trebui să protejeze discul de deteriorarea ulterioară, dar în practică nu funcționează, așa că nu scăpați discurile. Pe unele unități, senzorul de vibrații este foarte sensibil, răspunzând la cea mai mică vibrație. Datele primite de la senzor permit controlerului VCM să corecteze mișcarea capetelor. Pe astfel de discuri sunt instalați cel puțin doi senzori de vibrații.

Placa are un alt dispozitiv de protecție - o suprimare a tensiunii tranzitorii (TVS). Protejează placa de supratensiuni. În timpul unei supratensiuni, TVS-ul se arde, creând scurt circuit la pamant. Această placă are două televizoare, 5 și 12 volți.

Acum să ne uităm la HDA.

Sub placa sunt contacte pentru motor si capete. În plus, există o mică gaură, aproape invizibilă, pe corpul discului (gaura de respirație). Servește la egalizarea presiunii. Mulți oameni cred că există un vid în interiorul hard diskului. De fapt, acest lucru nu este adevărat. Acest orificiu permite discului să egalizeze presiunea în interiorul și în afara zonei de reținere. CU interior această gaură este acoperită cu un filtru de respirație, care prinde praful și particulele de umezeală.

Acum să aruncăm o privire în interiorul zonei de izolare. Scoateți capacul discului.

Capacul în sine nu este nimic interesant. Este doar o bucată de metal cu o garnitură de cauciuc pentru a împiedica praful. În cele din urmă, să ne uităm la umplerea zonei de izolare.

Informațiile prețioase sunt stocate pe discuri metalice, numite și platouri. În fotografie vedeți clătitele de sus. Plăcile sunt realizate din aluminiu sau sticlă lustruită și sunt acoperite cu mai multe straturi de compoziții diferite, inclusiv o substanță feromagnetică pe care sunt stocate efectiv datele. Între clătite, precum și deasupra vârfului acestora, vedem farfurii speciale numite separatoare sau separatoare. Sunt necesare pentru a egaliza fluxurile de aer și pentru a reduce zgomotul acustic. De regulă, acestea sunt fabricate din aluminiu sau plastic. Separatoarele din aluminiu fac față cu mai mult succes răcirii aerului din interiorul zonei de izolare.

Vedere laterală a clătitelor și a separatoarelor.

Capetele de citire-scriere (capete) sunt instalate la capetele consolelor unității de cap magnetic sau HSA (Head Stack Assembly, HSA). Zona de parcare este zona în care ar trebui să fie capetele unui disc sănătos dacă axul este oprit. Pentru acest disc, zona de parcare este situată mai aproape de ax, așa cum se poate vedea în fotografie.

Pe unele unități, parcarea se efectuează pe zone speciale de parcare din plastic situate în afara plăcilor.

Hard disk-ul este un mecanism de poziționare de precizie, iar pentru el operatie normala este nevoie de aer foarte curat. În timpul utilizării, în interiorul hard diskului se pot forma particule microscopice de metal și grăsime. Pentru a curăța imediat aerul din interiorul discului, există un filtru de recirculare. Acesta este un dispozitiv de înaltă tehnologie care colectează și prinde constant particule mici. Filtrul este situat pe calea fluxurilor de aer create de rotația plăcilor.

Acum să scoatem magnetul de sus și să vedem ce se ascunde dedesubt.

Hard disk-urile folosesc magneți de neodim foarte puternici. Acești magneți sunt atât de puternici încât pot ridica de până la 1.300 de ori propria greutate. Deci nu trebuie să puneți degetul între magnet și metal sau alt magnet - lovitura va fi foarte sensibilă. Această fotografie prezintă limitatoarele BMG. Sarcina lor este să limiteze mișcarea capetelor, lăsându-le pe suprafața plăcilor. Limitatoare BMG diferite modele sunt proiectate diferit, dar există întotdeauna două dintre ele, sunt folosite pe toate hard disk-urile moderne. Pe unitatea noastră, al doilea limitator este situat pe magnetul inferior.

Iată ce puteți vedea acolo.

Vedem aici și o bobină, care face parte din unitatea de cap magnetic. Bobina și magneții formează unitatea VCM (Voice Coil Motor, VCM). Acționarea și blocul capetelor magnetice formează un poziționator (actuator) - un dispozitiv care mișcă capetele. Piesa de plastic neagră cu o formă complexă se numește zăvor de acţionare. Acesta este un mecanism de protecție care eliberează BMG-ul după ce motorul axului atinge un anumit număr de rotații. Acest lucru se întâmplă din cauza presiunii fluxului de aer. Blocarea protejează capetele de mișcări nedorite în poziția de parcare.

Acum să scoatem blocul magnetic al capului.

Precizia și mișcarea lină a BMG este susținută de un rulment de precizie. Cea mai mare parte a BMG, realizată din aliaj de aluminiu, este de obicei numită suport sau culbutor (braț). La capătul culbutorului există capete pe o suspensie cu arc (Heads Gimbal Assembly, HGA). De obicei, capetele și culbutorii în sine sunt furnizate de diferiți producători. Un cablu flexibil (Flexible Printed Circuit, FPC) merge la placa care se conectează la placa de control.

Să aruncăm o privire mai atentă la componentele BMG.

O bobină conectată la un cablu.

Ținând.

Următoarea fotografie arată contactele BMG.

Garnitura asigură etanșeitatea conexiunii. Astfel, aerul poate intra în unitate doar cu discuri și capete prin orificiul de egalizare a presiunii. Acest disc are contacte acoperite cu un strat subțire de aur pentru a îmbunătăți conductivitatea.

Acesta este un design rocker clasic.

Micile părți negre de la capetele umeraselor cu arc se numesc glisoare. Multe surse indică faptul că glisoarele și capetele sunt același lucru. De fapt, glisorul ajută la citirea și scrierea informațiilor prin ridicarea capului deasupra suprafeței clătitelor. Pe hard disk-urile moderne, capetele se deplasează la o distanță de 5-10 nanometri de suprafața clătitelor. Pentru comparație, un păr uman are un diametru de aproximativ 25.000 de nanometri. Dacă orice particule intră sub glisor, acest lucru poate duce la supraîncălzirea capetelor din cauza frecării și a defecțiunii acestora, motiv pentru care curățenia aerului din interiorul zonei de izolare este atât de importantă. Elementele de citire și scriere în sine sunt situate la capătul glisorului. Sunt atât de mici încât pot fi văzute doar cu un microscop bun.

După cum puteți vedea, suprafața glisorului nu este plată, are șanțuri aerodinamice. Ele ajută la stabilizarea altitudinii de zbor a glisorului. Aerul de sub glisor formează o pernă de aer (Air Bearing Surface, ABS). Perna de aer menține zborul glisorului aproape paralel cu suprafața clătitei.

Iată o altă imagine a glisorului.

Contactele capului sunt clar vizibile aici.

Aceasta este o altă parte importantă a BMG care nu a fost încă discutată. Se numește preamplificator (preamp). Un preamplificator este un cip care controlează capetele și amplifică semnalul care vine la sau de la ele.

Preamplificatorul este plasat direct în BMG dintr-un motiv foarte simplu - semnalul care vine de la capete este foarte slab. Pe unități moderne are o frecvență de aproximativ 1 GHz. Dacă mutați preamplificatorul în afara zonei ermetice, așa semnal slab se va atenua foarte mult în drum spre placa de control.

Există mai multe piese care duc de la preamplificator la capete (pe dreapta) decât către zona de izolare (pe stânga). Cert este că un hard disk nu poate funcționa simultan cu mai mult de un cap (o pereche de elemente de scriere și citire). Hard disk-ul trimite semnale către preamplificator și selectează capul pe care îl accesează în prezent hard disk-ul. Acest hard disk are șase piste care duc la fiecare cap. De ce atât de multe? O pistă este soltă, încă două sunt pentru elemente de citire și scriere. Următoarele două piste sunt pentru controlul mini-drive-urilor, dispozitivelor piezoelectrice sau magnetice speciale care pot mișca sau roti glisorul. Acest lucru ajută la setarea mai precisă a poziției capetelor deasupra pistei. Ultima cale duce la încălzitor. Încălzitorul este folosit pentru a regla altitudinea de zbor a capetelor. Încălzitorul transferă căldură suspensiei care conectează glisorul și balansoarul. Suspensia este realizată din două aliaje cu caracteristici diferite de dilatare termică. Când este încălzită, suspensia se îndoaie spre suprafața clătitei, reducând astfel înălțimea de zbor a capului. Când este răcit, cardanul se îndreaptă.

Destul de capete, hai să dezasamblam discul în continuare. Scoateți separatorul superior.

Așa arată el.

În fotografia următoare, vezi zona de izolare cu separatorul superior și blocul de cap scoase.

Magnetul inferior a devenit vizibil.

Acum inelul de strângere (clema platourilor).

Acest inel ține blocul de plăci împreună, împiedicându-le să se miște unul față de celălalt.

Clătitele sunt înșirate pe un butuc de ax.

Acum că nimic nu ține clătitele, scoateți clătitele de deasupra. Asta e dedesubt.

Acum este clar cum este creat spațiul pentru capete - există inele de distanță între clătite. Fotografia arată a doua clătită și al doilea separator.

Inelul distanțier este o piesă de înaltă precizie realizată din aliaj nemagnetic sau polimeri. Hai să-l scoatem.

Să scoatem orice altceva din disc pentru a inspecta partea de jos a blocului ermetic.

Așa arată gaura de egalizare a presiunii. Este situat direct sub filtrul de aer. Să aruncăm o privire mai atentă la filtru.

Deoarece aerul care vine din exterior conține neapărat praf, filtrul are mai multe straturi. Este mult mai gros decât filtrul de circulație. Uneori conține particule de silicagel pentru a combate umiditatea aerului.

Legătura dintre terminologia rusă și cea engleză a fost clarificată de Leonid Vorzhev.

Articol copiat din

În ciuda faptului că, relativ recent, hard disk-ul are un concurent - SSD - o unitate de informații cu stare solidă a cărei performanță este de câteva ori mai mare decât viteza HDD-ului, folosirea hard discul nu și-a pierdut relevanța. Motivul este costul scăzut al dispozitivului.

Sunt destule probleme cu HDD-ul, deoarece dispozitivul este mecanic. Astăzi, hard disk-ul este practic singurul dispozitiv mecanic care poate fi prezent într-un computer modern. Desigur, fără a număra unitatea de disc. Este din acest motiv motiv HDD destul de vulnerabil. Ar trebui manipulat cu grijă. Poate suferi de tremurări și impacturi, iar dacă în apropiere există un magnet puternic, puteți cheltui bani în siguranță pe un nou mediu de stocare, deoarece cel vechi va fi demagnetizat fără speranță.

În ce constă un hard disk?

Pentru a cunoaște mai bine toate nenorocirile, precum și avantajele unui hard disk, merită să studiem mai detaliat structura acestuia, ceea ce vom face în acest articol. Cum funcționează un hard disk? De fapt, HDD-ul este un dispozitiv destul de complex, dar în același timp simplu și interesant. Este format din două părți – cea mecanică, care o pune în funcțiune, și cea electronică, care controlează și controlează funcționarea acestuia. În aparență, hard disk-ul este similar cu un gramofon vechi cu înregistrări și chiar și principiul funcționării acestuia amintește de acest player.

Informațiile din HDD sunt înregistrate și pe plăci rotunde. Informațiile sunt citite folosind capete speciale (la fel ca într-un gramofon). HDD-ul are mai multe plăci de stocare fixate pe ax. Performanța discului depinde în mare măsură de acest detaliu. Cu cât viteza axului este mai mare, cu atât unitatea rulează mai repede. Acesta este motivul pentru care hard disk-urile au viteze diferite pentru scrierea și citirea informațiilor. Plăcile sunt realizate din metal, acoperite cu un strat foarte subțire de aliaj feromagnetic, care este purtătorul de informații.

Cum se citesc informațiile

Informațiile de pe disc sunt reproduse de mai multe capete de citire, combinate într-un singur bloc, mișcându-se liber în orice zonă a plăcilor media. Într-un HDD modern, rolele se rotesc rapid - 7200 rpm. Desigur, există dispozitive mai rapide, dar costul lor este întotdeauna semnificativ mai mare decât media. Viteza standard de 7200 rpm este destul de acceptabilă chiar și pentru un computer de acasă. La citirea informațiilor, capul nu atinge suprafața magnetică a plăcii, ci funcționează direct deasupra acesteia la o distanță incredibil de apropiată - 10 nm. Aceasta este de 10 ori mai mică decât grosimea unui păr uman. Cu acest principiu de funcționare, uzura cauzată de frecarea mecanică este complet eliminată. Ce face ca capul să plutească în aer? Fluxul de aer care apare atunci când axul se rotește. Este inacceptabil ca particulele de praf să intre între cap și suprafața discului, deoarece acest lucru va duce la deteriorarea instantanee a suprafeței platoului și pierderea informațiilor înregistrate.

Când discul este pus în funcțiune, capetele de citire nu ating nici suprafața sa magnetică, fiind într-o poziție sigură până când viteza atinge limita dorită. Capetele nu intră în zona de lucru atunci când HDD-ul este pornit sunt ținute de un dispozitiv special, care previne uzura elementelor discului. Când motorul rotativ se oprește, un dispozitiv de protecție se pornește automat, scoțând capetele din zona de citire.

Nu trebuie să vă temeți că vor exista praf sau resturi în interiorul părții electrice-mecanice a discului - dispozitivul este protejat în mod fiabil de acest lucru printr-o cutie etanșă. Afară există doar partea electronica HDD, care controlează funcționarea acestuia. În esență, aceasta este o placă electronică, a cărei locație este partea inferioară a unității. Această parte Aparatul nu are protectie, prin urmare, daca este manevrat neglijent (instalare neprofesionala) sau depozitat necorespunzator, este usor vulnerabil.

Când lucrați cu un hard disk, acordați atenție următoarelor puncte:

• Aparatul trebuie protejat de șocuri mecanice;
• Nu deconectați și nu conectați dur intern disc fără a opri computerul;
• Nu lăsați dispozitivul să se supraîncălzească. Există programe speciale pentru monitorizarea temperaturii HDD.
• Pentru a evita complicațiile cauzate de întreruperi neașteptate de curent, încercați să utilizați o sursă de alimentare neîntreruptibilă atunci când lucrați pe un computer desktop.

Asta e tot. Aceste informații sunt suficiente pentru ca un utilizator fără experiență să înțeleagă cum funcționează un hard disk și, de asemenea, să știe cum să evite defecțiunile. În ciuda popularității sale în creștere rapidă și îmbunătățirea treptată specificații SSD-urile și HDD-urile noastre native nu au ajuns încă la raftul istoriei, precum dischetele sau casetele audio. Trebuie să folosim hard disk-uri de mulți ani încă, așa că sperăm că informațiile despre dispozitivul său vă vor fi utile și interesante.