HDD („hard disk”, hdd, hard disc drive - ing.) - un dispozitiv de stocare a informațiilor bazat pe plăci magnetice și efectul de magnetism.

Aplicabil pretutindeniîn computere personale, laptopuri, servere și așa mai departe.

Dispozitiv cu hard disk. Cum funcționează un hard disk?

Pe podea închis ermetic blocul conține plăci cu două fețe, cu strat magnetic, plantat pe arborele motorului si rotindu-se la viteze de la 5400 rpm Blocul nu este complet etanș, dar cel mai important este că nu se scurge Particule fine si nu permite modificări de umiditate. Toate acestea au un efect negativ asupra duratei de viață și calității hard disk-ului.

În hard disk-urile moderne, arborele este folosit. Acest lucru produce mai puțin zgomot în timpul funcționării, crește semnificativ durabilitatea și reduce șansa de blocare a arborelui din cauza prăbușirii.

Citirea și scrierea se face folosind bloc de cap.

În stare de funcționare, capete avânta deasupra suprafeței discului la distanță ~10 nm. Sunt aerodinamice și creştere deasupra suprafeţei discului din cauza curent ascendent dintr-o placă rotativă. Capetele magnetice pot fi localizate de ambele părți plăci, dacă pe fiecare parte a discului magnetic sunt depuse straturi magnetice.

Blocul de cap conectat are poziție fixă, adică capetele se mișcă toate împreună.

Toate capetele sunt controlate de un special unitate de antrenare bazat pe electromagnetism.

Magnet de neodim creează magnetic camp, în care unitatea principală se poate deplasa cu o viteză mare de reacție sub influența curentului. Acesta este cel mai bun și cel mai mult varianta rapida deplasarea blocului de cap, dar cândva blocul de cap se mișca mecanic, folosind roți dințate.

Când unitatea este oprită, pentru a preveni căderea capetelor pe unitate și deteriorat el, fac curățenie cap zona de parcare(zona de parcare, zona de parcare).

Acest lucru vă permite, de asemenea, să transportați hard disk-uri oprite fără restricții speciale. Când este oprit, discul poate rezista la sarcini grele fără a fi deteriorat. Când este pornit, chiar și o mică șocuri la un anumit unghi poate distruge stratul magnetic al platoului sau poate deteriora capetele atunci când atingeți discul.

Pe lângă partea sigilată, hard disk-urile moderne au un extern panou de control. Pe vremuri, toate plăcile de control erau introduse în sloturile de expansiune de pe placa de bază a computerului. Nu a fost convenabil în ceea ce privește versatilitatea și capacitățile. În zilele noastre, cu hard disk-urile, toate componentele electronice care controlează unitatea și interfața se află pe o placă mică în partea de jos a hard disk-ului. Datorită acestui fapt, este posibil să se configureze fiecare disc la anumiți parametri care sunt avantajoși din punct de vedere al structurii sale, oferindu-i un câștig în viteză, sau o funcționare mai silențioasă, de exemplu.

Pentru a conecta interfața și alimentarea, se folosesc conectori standard acceptați în general / și Molex/Alimentare SATA.

Particularități.

Hard disk-urile sunt cel mai incapator depozitarii informatiilor si relativ de încredere. Volumul discurilor crește constant, dar recent acest lucru se datorează unora dificultăți iar pentru a extinde în continuare volumul, sunt necesare noi tehnologii. Putem spune că hard disk-urile aproape și-au atins limita în atingerea capacităților maxime. Răspândirea hard disk-urilor a fost determinată în principal de raport pret volum. În cele mai multe cazuri, un gigabyte de spațiu pe disc costă mai puțin decât 2,5 ruble.

Avantaje și dezavantaje ale hard disk-urilor în comparație cu .

Înainte de apariția stării solide SSD(unitate SSD) - hard disk-urile nu aveau concurenți. Acum, hard disk-urile au o direcție spre care să țintească.

Dezavantajele hard disk-urilor(hard disk)(ssd) unități:

• viteza mica citire secvențială
• viteza de acces redusa
• viteză mică de citire
• viteza de scriere ceva mai mica
• vibratii si zgomot usor in timpul functionarii

Deși, pe de altă parte, hard disk-urile au altele mai semnificative beneficiile la care SSD tezauriştii se străduiesc şi se străduiesc.

pro hard disk-uri (hard disk) comparativ cu starea solidă (ssd) unități:

• preț de volum semnificativ mai bun
• cel mai bun indicator de fiabilitate
• volum maxim mai mare
• în caz de eșec, există o șansă mult mai mare de recuperare a datelor
• cea mai bună opțiune de utilizare în centrele media, datorită compactității și capacității mari de 2,5 unități

Despre ce merita atentie atunci când alegeți un hard disk, puteți căuta în articolul nostru „“. Dacă aveți nevoie reparație grea recuperare de disc sau informații, vă puteți referi la.

Unitate de disc (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: unități pe dischete și discuri magnetice rigide, discuri optice și magneto-optice, bandă magnetică, elemente de memorie solid-state;
• 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.

Înregistrarea informațiilor pe disc se efectuează strict anumite locuri- 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. Este evident că toate capetele se mișcă simultan și capete de citire a informațiilor se mișcă simultan și citesc informații de pe piese identice de formate diferite de pe piese identice diferite discuri.

Sunt apelate piese de hard disk cu același număr de serie pe diferite hard disk-uri 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 folosite 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, câmpurile magnetice proprii ale domeniilor 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 de timp 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. Accesul rapid la orice parte a suprafeței discului este asigurat, 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. boolean ( nivel inalt).

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 cea mai mică unitate de date de pe un disc și are propria sa adresă pentru a permite accesul direct la acesta. 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, supărătoare la pornirea de la hard disk, dar discul în sine este accesibil atunci când este pornit 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.

Un lucru de reținut este 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, următorul pas este să creați o partiție a hard disk-ului într-una sau mai multe unități logice - cel mai bun mod 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, diferite unități logice pot fi utilizate pentru diferite sisteme de operare.

La formatare logica Suportul este în sfârșit pregătit pentru stocarea datelor prin organizarea logică a spațiului pe disc.
Discul este pregătit să scrie fișiere în sectoare create prin formatare de nivel scăzut.
După crearea tabelului de partiții ale discului, urmează următorul pas - formatare logica părți separate ale defalcării, 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 piese 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, pe în această etapă discului i se poate da un nume.

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 discul va funcționa mai repede.

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. După ce a crescut semnificativ debitului
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 funcționare 0,1,2 și respectiv 4, în al doilea mod suportul suportă
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).

Necesită un driver special pentru diferite chipset-uri. De regulă, acestea sunt incluse în kit placa de baza, dacă este necesar, îl puteți „descărca”.
de pe Internet de pe site-ul web al producătorului plăcii de bază.

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). Utilizarea noii tehnologii va permite ca viteza de transfer să atingă 100 Mb/s,
Fiabilitatea sistemului este crescută, 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 - de mare viteză transferuri 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, iar algoritmii de mediere utilizați de diferite companii 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 zonelor, are o valoare variabilă - mai mare pe pistele exterioare și mai mică pe cele interioare.
Când lucrați cu fișiere lungi, în multe cazuri acest parametru limitează viteza de transfer.

4.4 Rată de transmisie externă

— viteza (peak) 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).

Dimensiunea și organizarea memoriei cache (buffer intern) pot afecta semnificativ performanța hard disk-ului. 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 mai rapid funcționează 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 în funcționare, 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 Tehnologia 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.

Semnificația acestei tehnologii este autodiagnosticarea internă a hard disk-ului, care vă permite să evaluați starea actuală a acestuia 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, informația este rescrisă și are loc o observație ulterioară.
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, trebuie să respectați condițiile 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.

În general, producătorii de HDD-uri 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 o unitate de disc și un cablu pentru aceasta 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 - șocurile, căderile și vibrațiile puternice îi pot deteriora partea mecanică. 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, 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 computer, faceți următoarele:

1. Dezactivați complet unitate de sistem de la sursa de alimentare, 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 loc liberși conectați cablul de la controlerul de pe placă la conectorul hard disk-ului cu bandă 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 i s-a adăugat un nou dispozitiv.

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 perioada de garanție. 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 piața unităților de disc. Compania este cunoscută pentru inovația sa solutii tehnice, 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, a capacității de a informa despre posibile probleme viitoare care ar putea duce la pierderea datelor sau la 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.
Compania a reușit recent să introducă cele mai noi tehnologii pe discurile sale. 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 perioada în care acesta nu este utilizat 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 până de curând nu a fost un furnizor important pe piața de hard disk din Rusia, a reușit să cucerească rapid reputatie buna 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, compania nu este deloc lider pe piața hard disk-urilor cu interfață IDE: 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.
Performanța hard disk-urilor este adesea determinată 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 software special atunci 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 hardware-ul. 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 înainte de a porni computerul? sistem de operare? 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 sunteți aici, concluzionam că ne-am dori să aflăm. Ei bine, hai să aflăm!

Ce este un hard disk

Prin tradiție, să ne uităm la definiția unui hard disk pe Wikipedia:

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

Folosit în marea majoritate a computerelor și, de asemenea, ca dispozitive de stocare conectate separat copii de rezervă date 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 perioadă lungă de timp stocați datele înregistrate pe acesta. 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.

Un fapt important este că memoria HDD-ului nu este volatilă, 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 la 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 pe hard disk pentru a stoca date care nu se potrivesc în RAM (fișier de schimb) sau stocarea conținutului RAM în timpul utilizării modului 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 (in 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 -cip electronic sef de munca HDD;
• 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.

Acest lucru este atât de simplu dispozitiv dur disc. 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 alte informații necesare despre acesta, situate pe așa-numita pistă zero. Abia atunci începe lucrul cu datele.

Informațiile de pe hard diskul 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.

Practic, acesta este modul în care funcționează un hard disk de computer. În realitate, totul este mult mai complicat, dar la utilizatorul mediu, cel mai probabil, astfel de detalii nu sunt necesare, așa că haideți să terminăm această secțiune și să mergem mai departe.

Tipuri de hard disk și producătorii acestora

Astăzi, există de fapt trei producători principali de hard disk pe piață: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Acestea acoperă pe deplin cererea de dispozitive de toate tipurile și cerințele. Restul companiilor 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. Hard disk-urile externe 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 caracteristicile hardului disc de calculator:

• 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. Acest indicator 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 ambele valori sunt mai mari;
• 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) - tip memorie rapidă(tip de RAM) hard disk instalat pe controler, conceput pentru stocarea temporară a datelor care sunt cel mai des accesate. 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:

Hard disk-urile, sau hard disk-urile, după cum mai sunt numite, sunt una dintre cele mai importante componente ale unui sistem informatic. Toată lumea știe despre asta. Dar nu orice utilizator modern are o înțelegere de bază a modului în care funcționează un hard disk. Principiul de funcționare, în general, este destul de simplu pentru o înțelegere de bază, dar există câteva nuanțe, care vor fi discutate în continuare.

Întrebări despre scopul și clasificarea hard disk-urilor?

Întrebarea scopului este, desigur, retorică. Orice utilizator, chiar și cel mai entry-level, va răspunde imediat că hard disk-ul (aka hard disk, aka Hard disk sau HDD) va răspunde imediat că este folosit pentru a stoca informații.

În general, acest lucru este adevărat. Nu uitați că pe hard disk, pe lângă sistemul de operare și fișierele utilizator, există sectoare de boot create de sistemul de operare, datorită cărora pornește, precum și anumite semne prin care le puteți găsi rapid pe disc. informatie necesara.

Modelele moderne sunt destul de diverse: HDD-uri obișnuite, hard disk-uri externe, de mare viteză unități cu stare solidă SSD-uri, deși nu este obișnuit să le clasificăm ca hard disk-uri. În continuare, se propune să se ia în considerare structura și principiul de funcționare a unui hard disk, dacă nu în totalitate, atunci cel puțin în așa fel încât să fie suficient să înțelegem termenii și procesele de bază.

Vă rugăm să rețineți că există și o clasificare specială a HDD-urilor moderne în funcție de câteva criterii de bază, printre care se numără următoarele:

• metoda de stocare a informatiilor;
• tipul media;
• modalitatea de organizare a accesului la informaţie.

De ce un hard disk se numește hard disk?

Astăzi, mulți utilizatori se întreabă de ce numesc hard disk-uri legate de armele de calibru mic. S-ar părea, ce ar putea fi comun între aceste două dispozitive?

Termenul în sine a apărut în 1973, când a apărut pe piață primul HDD din lume, al cărui design consta din două compartimente separate într-un container sigilat. Capacitatea fiecărui compartiment era de 30 MB, motiv pentru care inginerii au dat discului numele de cod „30-30”, care era pe deplin în ton cu marca pistolului „30-30 Winchester”, popular la acea vreme. Adevărat, la începutul anilor 90 în America și Europa, acest nume aproape că a căzut din uz, dar rămâne încă popular în spațiul post-sovietic.

Structura și principiul de funcționare a unui hard disk

Dar divagam. Principiul de funcționare al unui hard disk poate fi descris pe scurt ca procesele de citire sau scriere a informațiilor. Dar cum se întâmplă asta? Pentru a înțelege principiul de funcționare a unui hard disk magnetic, mai întâi trebuie să studiați cum funcționează.

Hard disk-ul în sine este un set de plăci, al căror număr poate varia de la patru la nouă, conectate între ele printr-un arbore (axă) numit ax. Plăcile sunt amplasate una deasupra celeilalte. Cel mai adesea, materialele pentru fabricarea lor sunt aluminiu, alamă, ceramică, sticlă etc. Plăcile în sine au o acoperire magnetică specială sub forma unui material numit platou, pe bază de oxid de ferită gamma, oxid de crom, ferită de bariu etc. Fiecare astfel de placă are o grosime de aproximativ 2 mm.

Capetele radiale (unul pentru fiecare placă) sunt responsabile pentru scrierea și citirea informațiilor, iar ambele suprafețe sunt folosite în plăci. Pentru care poate varia de la 3600 la 7200 rpm, iar două motoare electrice sunt responsabile de mișcarea capetelor.

În același timp, principiul de bază al funcționării hard disk-ului unui computer este că informațiile nu sunt înregistrate nicăieri, ci strict anumite locații, numite sectoare, care sunt situate pe trasee sau piste concentrice. Pentru a evita confuzia, se aplică reguli uniforme. Aceasta înseamnă că principiile de funcționare a hard disk-urilor, din punct de vedere al structurii lor logice, sunt universale. Deci, de exemplu, dimensiunea unui sector, luată ca standard unic la nivel mondial, este de 512 octeți. La rândul lor, sectoarele sunt împărțite în clustere, care sunt secvențe de sectoare adiacente. Și particularitățile principiului de funcționare al unui hard disk în acest sens sunt că schimbul de informații este realizat de grupuri întregi (un număr întreg de lanțuri de sectoare).

Dar cum se întâmplă citirea informațiilor? Principiile de funcționare a unei unități de disc magnetic dur sunt următoarele: folosind un suport special, capul de citire este mutat într-o direcție radială (spirală) către pista dorită și, atunci când este rotit, este poziționat deasupra unui sector dat și toate capetele se poate deplasa simultan, citind aceleași informații nu numai de pe piste diferite, ci și de pe discuri (plăci) diferite. Toate piesele cu aceeași numere de serie se numesc de obicei cilindri.

În acest caz, mai poate fi identificat un principiu de funcționare a hard diskului: cu cât capul de citire este mai aproape de suprafața magnetică (dar nu o atinge), cu atât densitatea de înregistrare este mai mare.

Cum se scrie și se citește informațiile?

Hard disk-urile, sau hard disk-urile, au fost numite magnetice deoarece folosesc legile fizicii magnetismului, formulate de Faraday și Maxwell.

După cum sa menționat deja, plăcile din material sensibil nemagnetic sunt acoperite cu un strat magnetic, a cărui grosime este de doar câțiva micrometri. În timpul funcționării, apare un câmp magnetic, care are o așa-numită structură de domeniu.

Un domeniu magnetic este o regiune magnetizată a unui feroaliaj strict limitată de granițe. În plus, principiul de funcționare al unui hard disk poate fi descris pe scurt după cum urmează: atunci când este expus la un câmp magnetic extern, câmpul propriu al discului începe să fie orientat strict de-a lungul liniilor magnetice, iar când influența se oprește, apar zone de magnetizare reziduală. pe discuri, în care sunt stocate informațiile care erau conținute anterior în câmpul principal.

Capul de citire este responsabil pentru crearea unui câmp extern la scriere, iar la citire, zona de magnetizare reziduală, situată vizavi de cap, creează o forță electromotoare sau EMF. În plus, totul este simplu: o modificare a EMF corespunde uneia în cod binar, iar absența sau terminarea acesteia corespunde cu zero. Timpul de schimbare a EMF este de obicei numit element bit.

În plus, suprafața magnetică, pur din considerente informatice, poate fi asociată ca o anumită secvență de biți de informații. Dar, deoarece locația unor astfel de puncte nu poate fi calculată cu absolut exactitate, trebuie să instalați pe disc niște markeri pre-desemnati care vă ajută să determinați locația dorită. Crearea unor astfel de mărci se numește formatare (în general, împărțirea discului în piste și sectoare combinate în clustere).

Structura logică și principiul de funcționare a unui hard disk în ceea ce privește formatarea

În ceea ce privește organizarea logică a HDD-ului, formatarea este pe primul loc aici, în care se disting două tipuri principale: de nivel scăzut (fizic) și de nivel înalt (logic). Fără acești pași, nu se vorbește despre aducerea hard disk-ului în stare de funcționare. Despre cum să inițializați hard disk nou, vor fi discutate separat.

Formatarea la nivel scăzut implică un impact fizic asupra suprafeței HDD-ului, care creează sectoare situate de-a lungul pistelor. Este curios că principiul de funcționare al unui hard disk este de așa natură încât fiecare sector creat are propria sa adresă unică, care include numărul sectorului în sine, numărul pistei pe care se află și numărul părții laterale. a platoului. Astfel, atunci când se organizează accesul direct, aceeași memorie RAM accesează direct la o anumită adresă, mai degrabă decât să caute informațiile necesare pe întreaga suprafață, datorită cărora se realizează performanța (deși acesta nu este cel mai important lucru). Vă rugăm să rețineți că atunci când efectuați formatare la nivel scăzut, absolut toate informațiile sunt șterse și, în majoritatea cazurilor, nu pot fi restaurate.

Un alt lucru este formatarea logică (în sistemele Windows aceasta este formatare rapidă sau format rapid). În plus, aceste procese sunt aplicabile și pentru crearea de partiții logice, care sunt o anumită zonă a hard disk-ului principal care funcționează pe aceleași principii.

Formatarea logică afectează în primul rând zona sistemului, care constă din sectorul de boot și tabelele de partiții (Boot record), tabelul de alocare a fișierelor (FAT, NTFS etc.) și directorul rădăcină (Root Directory).

Informațiile sunt scrise în sectoare prin cluster în mai multe părți, iar un cluster nu poate conține două obiecte (fișiere) identice. De fapt, crearea unei partiții logice, așa cum ar fi, o separă de cea principală partiția sistemului, drept urmare informațiile stocate pe acesta nu sunt supuse modificării sau ștergerii în cazul unor erori și defecțiuni.

Principalele caracteristici ale HDD-ului

Se pare că în termeni generali principiul de funcționare a unui hard disk este puțin clar. Acum să trecem la principalele caracteristici, care oferă o imagine completă a tuturor capabilităților (sau deficiențelor) hard disk-urilor moderne.

Principiul de funcționare al unui hard disk și principalele sale caracteristici pot fi complet diferite. Pentru a înțelege despre ce vorbim, să evidențiem cei mai de bază parametrii care caracterizează toate dispozitivele de stocare a informațiilor cunoscute astăzi:

• capacitate (volum);
• performanță (viteza de acces la date, citirea și scrierea informațiilor);
• interfață (metoda de conectare, tip controler).

Capacitatea reprezintă cantitatea totală de informații care pot fi scrise și stocate pe un hard disk. Industria de producție a HDD-urilor se dezvoltă atât de repede încât astăzi au intrat în uz hard disk-uri cu capacități de aproximativ 2 TB și mai mari. Și, după cum se crede, aceasta nu este limita.

Interfața este cea mai semnificativă caracteristică. Determină exact modul în care dispozitivul este conectat la placa de bază, ce controler este utilizat, cum se face citirea și scrierea etc. Principalele și cele mai comune interfețe sunt IDE, SATA și SCSI.

Discurile cu interfață IDE sunt ieftine, dar principalele dezavantaje includ un număr limitat de dispozitive conectate simultan (maximum patru) și viteze scăzute de transfer de date (chiar dacă acceptă acces direct la memorie Ultra DMA sau protocoale Ultra ATA (Mod 2 și Mode 4) Deși se crede că utilizarea lor crește viteza de citire/scriere la 16 MB/s, în realitate viteza este mult mai mică În plus, pentru a utiliza modul UDMA, trebuie să instalați un driver special, ceea ce, în teorie, ar trebui fi furnizat complet cu placa de baza.

Vorbind despre principiul de funcționare al unui hard disk și caracteristicile sale, nu putem ignora care este succesorul versiuni IDE LA O. Avantajul acestei tehnologii este că viteza de citire/scriere poate fi mărită la 100 MB/s prin utilizarea magistralei de mare viteză Fireware IEEE-1394.

In cele din urma, Interfață SCSI comparativ cu cele două anterioare, este cea mai flexibilă și cea mai rapidă (viteza de scriere/citire atinge 160 MB/s și mai mare). Dar astfel de hard disk-uri costă aproape de două ori mai mult. Dar numărul de dispozitive de stocare a informațiilor conectate simultan variază de la șapte la cincisprezece, conexiunea se poate face fără a opri computerul, iar lungimea cablului poate fi de aproximativ 15-30 de metri. De fapt, acest tip de HDD este folosit în mare parte nu pe computerele utilizatorilor, ci pe servere.

Performanța, care caracterizează viteza de transfer și debitul I/O, este de obicei exprimată în termeni de timp de transfer și cantitatea de date secvențiale transferate și exprimate în MB/s.

Câteva opțiuni suplimentare

Vorbind despre care este principiul de funcționare al unui hard disk și ce parametri afectează funcționarea acestuia, nu putem ignora unele caracteristici suplimentare care pot afecta performanța sau chiar durata de viață a dispozitivului.

Aici, pe primul loc este viteza de rotație, care afectează direct timpul de căutare și inițializare (recunoaștere) a sectorului dorit. Acesta este așa-numitul timp de căutare latent - intervalul în care sectorul necesar se rotește spre capul de citire. Astăzi, au fost adoptate mai multe standarde pentru viteza axului, exprimată în rotații pe minut cu un timp de întârziere în milisecunde:

• 3600 - 8,33;
• 4500 - 6,67;
• 5400 - 5,56;
• 7200 - 4,17.

Este ușor de observat că cu cât viteza este mai mare, cu atât se petrece mai puțin timp căutând sectoare și, în termeni fizici, pe rotație a discului înainte de a seta capul la punctul de poziționare dorit al platoului.

Un alt parametru este viteza de transmisie internă. Pe pistele externe este minim, dar crește odată cu o tranziție treptată la pistele interne. Astfel, același proces de defragmentare, care este deplasarea datelor utilizate frecvent la cel mai mult zone rapide disc nu este altceva decât transferul lor pe o pistă internă cu o viteză de citire mai mare. Viteza externă are valori fixe și depinde direct de interfața utilizată.

În cele din urmă, unul dintre Puncte importante este asociată cu prezența memoriei cache sau a bufferului propriu al hard diskului. De fapt, principiul de funcționare al unui hard disk în ceea ce privește utilizarea bufferului este oarecum similar cu RAM sau memoria virtuală. Cu cât memoria cache este mai mare (128-256 KB), cu atât va funcționa mai repede hard diskul.

Principalele cerințe pentru HDD

Nu există atât de multe cerințe de bază care sunt impuse hard disk-urilor în majoritatea cazurilor. Principal - termen lung serviciu si fiabilitate.

Standardul principal pentru majoritatea HDD-urilor este o durată de viață de aproximativ 5-7 ani, cu o durată de funcționare de cel puțin cinci sute de mii de ore, dar pentru hard disk-uri de vârf această cifră este de cel puțin un milion de ore.

În ceea ce privește fiabilitatea, este responsabilă funcția de autotestare S.M.A.R.T, care monitorizează starea elementelor individuale ale hard disk-ului, efectuând o monitorizare constantă. Pe baza datelor colectate, se poate forma chiar și o anumită prognoză a apariției unor posibile defecțiuni în viitor.

Este de la sine înțeles că utilizatorul nu trebuie să rămână pe margine. Deci, de exemplu, atunci când lucrați cu un HDD, este extrem de important să mențineți regimul optim de temperatură (0 - 50 ± 10 grade Celsius), să evitați scuturarea, impactul și căderea hard disk-ului, praful sau alte particule mici care pătrund în el , etc. Apropo, mulți vor Este interesant de știut că aceleași particule de fum de tutun sunt de aproximativ două ori distanța dintre capul de citire și suprafața magnetică a hard disk-ului și părul uman - de 5-10 ori.

Probleme de inițializare în sistem la înlocuirea unui hard disk

Acum câteva cuvinte despre ce acțiuni trebuie întreprinse dacă dintr-un motiv oarecare utilizatorul a schimbat hard disk-ul sau a instalat unul suplimentar.

Nu vom descrie pe deplin acest proces, ci ne vom concentra doar pe etapele principale. Mai întâi trebuie să conectați hard disk-ul și să vă uitați la el setări BIOS, dacă au fost identificate echipamente noi, în secțiunea de administrare a discului, inițializați și creați o înregistrare de boot, creați un volum simplu, atribuiți-i un identificator (litera) și formatați-l selectând un sistem de fișiere. Abia după aceasta noul „șurub” va fi complet gata de lucru.

Concluzie

Asta, de fapt, este tot ceea ce privește pe scurt funcționarea și caracteristicile de bază ale hard disk-urilor moderne. Principiul de funcționare a unui hard disk extern nu a fost luat în considerare în mod fundamental aici, deoarece practic nu este diferit de ceea ce este folosit pentru HDD-urile staționare. Singura diferență este metoda de conectare a unității suplimentare la un computer sau laptop. Cea mai comună conexiune este printr-o interfață USB, care este conectată direct la placa de bază. În același timp, dacă doriți să asigurați performanțe maxime, este mai bine să utilizați standardul USB 3.0 (portul din interior este colorat Culoarea albastră), bineînțeles, cu condiția ca însuși HDD-ul extern să îl accepte.

În rest, cred că mulți oameni au înțeles măcar puțin cum funcționează un hard disk de orice tip. Poate că au fost date prea multe subiecte mai sus, în special chiar și de la un curs de fizică școlară, cu toate acestea, fără aceasta, este posibil să înțelegem pe deplin toate principiile și metodele de bază inerente tehnologiilor de producție și aplicații HDD, este imposibil de înțeles.

Există două metode principale de înregistrare utilizate: metoda modulării în frecvență (FM) și metoda FM modificată. În controlerul (adaptorul) unității cu float, datele sunt procesate în cod binar și transmise unității cu float în cod serial.

Metoda frecvenței modulația este cu dublă frecvență. La înregistrarea la începutul intervalului de ceas, curentul din MG este comutat și direcția magnetizării suprafeței se schimbă. Comutatorul de curent de scriere marchează începutul ceasului de scriere și este utilizat în timpul citirii pentru a genera semnale de sincronizare.

Metoda are proprietatea auto-sincronizare. Când scrieți un „1” la mijlocul intervalului de ceas, curentul este inversat, dar când scrieți un „0” nu. La citirea în momentele de la mijlocul intervalului de ceas, se determină prezența unui semnal de polaritate arbitrară.

Prezența unui semnal în acest moment corespunde cu „1”, iar absența - „0”.

Format pentru înregistrarea informațiilor pe o dischetă

Fiecare piesă de pe o dischetă este împărțită în sectoare. Dimensiunea sectorului este principala caracteristică a formatului și determină cea mai mică cantitate de date care poate fi scrisă printr-o singură operație I/O. Formatele utilizate în NGMD diferă în ceea ce privește numărul de sectoare pe pistă și volumul unui sector. Suma maximă sectoarele de pe o pistă sunt determinate de sistemul de operare. Sectoarele sunt separate unele de altele prin intervale în care informațiile nu sunt înregistrate. Produsul dintre numărul de piste cu numărul de sectoare și numărul de laturi ale unei dischete determină capacitatea sa de informare.

Fiecare sector include un câmp de informații despre servicii și un câmp de date. Marcator de adresă- Acest cod special, diferit de date și indicând începutul unui sector sau câmp de date. Numărul capului indică unul dintre cele două MG-uri situate pe laturile corespunzătoare ale dischetei. Numărul sectorului- acesta este codul logic al sectorului, care poate să nu coincidă cu acesta număr fizic. Lungimea sectorului indică dimensiunea câmpului de date. Octeți de control destinat

Timp mediu de acces la disc în milisecunde este estimat prin următoarea expresie: unde este numărul de piste de pe suprafața de lucru a GMD; - timpul deplasării MG-ului de pe pistă la pistă; - timpul de aşezare a sistemului de poziţionare.

Design de dischetă

Unitate de hard disk (HDD)

Greu disc magnetic este o placă metalică rotundă de 1,5..2mm grosime, acoperită cu un strat feromagnetic și un strat protector special. Ambele suprafețe ale discului sunt folosite pentru scriere și citire.

Principiul de funcționare

În hard disk-urile, datele sunt scrise și citite de capete universale de citire/scriere de pe suprafața discurilor magnetice rotative, împărțite în piste și sectoare (512 octeți fiecare).

Majoritatea unităților au două sau trei discuri (permițând înregistrarea pe patru sau șase părți), dar există și dispozitive care conțin până la 11 sau mai multe discuri. Șenile de același tip (localizate identic) pe toate părțile discurilor sunt combinate într-un cilindru. Fiecare parte a discului are propria pista de citire/scriere, dar toate capetele sunt montate pe o tijă comună, sau rack. Prin urmare, capetele nu se pot mișca independent unele de altele și se mișcă doar sincron.

Viteza de rotație a HDD-urilor la primele modele a fost de 3.600 rpm (adică de 10 ori mai mult decât într-o unitate de dischetă), în prezent viteza de rotație a hard disk-urilor a crescut la 5.400, 5.600, 6.400, 7.200, 10.000 și chiar 15.000 rpm.

La operatie normala ale unui hard disk, capetele de citire/scriere nu ating (și nu ar trebui să atingă!) discurile. Dar când alimentarea este oprită și discurile se opresc, ele se scufundă la suprafață. În timpul funcționării dispozitivului, între cap și suprafața discului rotativ se formează un spațiu de aer foarte mic (pernă de aer). Dacă o bucată de praf intră în acest gol sau are loc un șoc, capul se va „ciobi” cu discul. Consecințele acestui lucru pot fi diferite - de la pierderea mai multor octeți de date până la defecțiunea întregii unități. Prin urmare, în majoritatea unităților, suprafețele discurilor magnetice sunt aliate și acoperite cu lubrifianți speciali, ceea ce permite dispozitivelor să reziste la „decolări” și „aterizări” zilnice ale capetelor, precum și la șocuri mai grave.

Unele unități mai moderne folosesc un mecanism de încărcare/descărcare în loc de design CSS (Contact Start Stop), care împiedică capetele să intre în contact cu hard disk-urile chiar și atunci când alimentarea unității este oprită. Mecanismul de încărcare/descărcare folosește un panou înclinat situat direct deasupra suprafeței exterioare a hard disk-ului. Când unitatea este oprită sau în modul de economisire a energiei, capetele se deplasează la acest panou. Când este furnizată energie, capetele sunt deblocate numai atunci când viteza de rotație a hard disk-urilor atinge valoarea necesară. Fluxul de aer creat la rotirea discurilor (lagăr aerostatic) evită posibilul contact între cap și suprafața hard diskului.

Deoarece pachetele de discuri magnetice sunt conținute în carcase închise ermetic și nu pot fi reparate, densitatea piesei pe acestea este foarte mare - până la 96.000 sau mai mult pe inch (Hitachi Travelstar 80GH). Blocurile HDA (Head Disk Assembly - un bloc de capete și discuri) sunt asamblate în ateliere speciale, în condiții de sterilitate aproape completă. Există doar câteva companii care deservesc HDA-uri, așa că repararea sau înlocuirea oricăror piese din interiorul unității HDA etanșe este foarte costisitoare.

Metoda de scriere a datelor pe un disc magnetic dur

Pentru a scrie într-un LMD, sunt utilizate metodele FM, modulația de frecvență modificată (MFM) și RLL, în care fiecare octet de date este convertit într-un cod de 16 biți.

Cu metoda MFM, densitatea de înregistrare a datelor se dublează în comparație cu metoda FM. Dacă bitul de date care este scris este unul, atunci bitul de ceas care îl precede nu este scris. Dacă este scris un „0”, iar bitul anterior a fost un „1”, atunci și semnalul de ceas nu este scris, ca și bitul de date. Dacă există un bit „0” înainte de „0”, atunci semnalul de ceas este înregistrat.

Piese și sectoare

Urmări- acesta este un „inel” de date pe o parte a discului. Piesele de pe un disc sunt împărțite în secțiuni numerotate numite sectoare.

Numărul de sectoare poate varia în funcție de densitatea pistei și tipul de unitate. De exemplu, o pistă de dischetă poate conține de la 8 la 36 de sectoare, iar o pistă de hard disk poate conține de la 380 la 700. Sectoarele create folosind programe de formatare standard au o capacitate de 512 octeți.

Numerotarea sectoarelor de pe o pistă începe de la unu, spre deosebire de capete și cilindri, care se numără de la zero.

La formatarea unui disc, sunt create zone suplimentare la începutul și la sfârșitul fiecărui sector pentru a-și înregistra numerele, precum și alte informații de serviciu, datorită cărora controlerul identifică începutul și sfârșitul sectorului. Acest lucru vă permite să faceți diferența între capacitatea discului neformatat și formatat. După formatare, capacitatea discului scade.

La începutul fiecărui sector este scris antetul (sau prefixul). porţiune), care determină începutul și numărul sectorului, iar la sfârșit - concluzia (sau sufix - sufix porţiune), care conține suma de control ( suma de control), necesare pentru verificarea integrității datelor.

Formatarea la nivel scăzut a hard disk-urilor moderne este efectuată din fabrică, producătorul specifică doar capacitatea de formatare a unității. Fiecare sector poate stoca 512 octeți de date, dar zona de date este doar o parte a sectorului. Fiecare sector de pe un disc ocupă de obicei 571 de octeți, dintre care doar 512 de octeți sunt alocați pentru date.

Pentru a șterge sectoarele, le sunt adesea scrise secvențe speciale de octeți. Prefixe, sufixe și spații- spațiu, care este diferența dintre capacitățile neformatate și formatate ale discului și se „pierde” după formatare.

Procesul de formatare de nivel scăzut determină schimbarea numerotării sectoarelor, determinând ca sectoarele de pe pistele adiacente care au același număr să fie decalate unele de altele. De exemplu, sectorul 9 al unei căi este adiacent cu sectorul 8 al următoarei căi, care, la rândul său, este situat unul lângă celălalt cu sectorul 7 al următoarei căi și așa mai departe. Valoarea optimă a deplasării este determinată de raportul dintre viteza de rotație a discului și viteza radială a capului.

ID sector constă din câmpuri pentru înregistrarea numerelor de cilindru, cap și sector, precum și un câmp de control CRC pentru a verifica acuratețea citirii informațiilor de identificare. Majoritatea controlerelor folosesc al șaptelea bit din câmpul numărului de cap pentru a marca sectoarele defectuoase în timpul formatării la nivel scăzut sau analizei suprafeței.

Interval de înregistrare urmează imediat octeții CRC; se asigură că informațiile din zona de date următoare sunt scrise corect. În plus, servește la completarea analizei CRC ( suma de control) identificator de sector.

Câmpul de date poate stoca 512 octeți de informații. În spatele acestuia se află un alt câmp CRC pentru a verifica dacă datele au fost scrise corect. Pe majoritatea unităților, dimensiunea acestui câmp este de doi octeți, dar unele controlere pot gestiona mai mult câmpuri lungi coduri de corectare a erorilor ( Cod de corectare a erorilor - ECC). Octeții codului de corectare a erorilor scriși în acest câmp permit detectarea și corectarea unor erori la citire. Eficacitatea acestei operațiuni depinde de metoda de corecție selectată și de caracteristicile controlerului. Prezența unui interval de anulare permite ca analiza octetilor să fie complet finalizată ECC (CRC).

Intervalul dintre înregistrări este necesar pentru a asigura datele din sectorul următor împotriva ștergerii accidentale la scrierea în sectorul anterior. Acest lucru se poate întâmpla dacă, în timpul formatării, discul a fost rotit cu o viteză puțin mai mică decât în ​​timpul operațiunilor de scriere ulterioare.

Format pentru înregistrarea informațiilor pe un disc magnetic dur

HDD-urile folosesc de obicei formate de date cu un număr fix de sectoare pe pistă (17, 34 sau 52) și cu un volum de date de 512 sau 1024 de octeți per sector. Sectoarele sunt marcate cu un marker magnetic.

Începutul fiecărui sector este indicat de un marcator de adresă. Octeții de sincronizare sunt scriși la începutul câmpurilor de identificare și de date, care servesc la sincronizarea circuitului de alocare a datelor al adaptorului HDD. Identificatorul de sector conține adresa discului din pachet, reprezentată prin coduri de cilindru, cap și număr de sector. Octeții de comparație și de semnalizare sunt introduși suplimentar în identificator. Octetul de comparație reprezintă același număr pentru fiecare sector (identificatorul este citit corect). Octetul de steag conține un steag care indică starea piesei.

Octeții de control sunt scrieți în câmpul de identificare o dată când este scris un identificator de sector și în câmpul de date de fiecare dată când se face o nouă scriere de date. Octeții de control sunt proiectați pentru a detecta și corecta erorile de citire. Cele mai utilizate sunt codurile de corecție polinomială (în funcție de implementarea circuitului adaptorului).

Timpul mediu de acces la informații de pe un hard disk este

unde tn este timpul mediu de poziționare;

F - viteza de rotație a discului;

schimb - timp de schimb.

Timpul de schimb depinde de mijloace tehnice controlerul și tipul interfeței sale, prezența unui buffer cache încorporat, algoritmul de codificare a datelor de pe disc și factorul de intercalare.

Formatarea discurilor

Există două tipuri de formatare a discului:

• formatare fizică sau de nivel scăzut;
• formatare logică sau de nivel înalt.

La formatarea dischetelor utilizând Windows Explorer sau comanda DOS FORMAT, ambele operații sunt efectuate.

Cu toate acestea, pentru hard disk, aceste operațiuni trebuie efectuate separat. Mai mult, pentru un hard disk există o a treia etapă care se realizează între cele două operațiuni de formatare specificate - partiționarea discului. Crearea partițiilor este absolut necesară dacă intenționați să utilizați mai multe sisteme de operare pe un computer. Formatare fizicăîntotdeauna efectuat în același mod, indiferent de proprietățile sistemului de operare și de parametrii de formatare de nivel înalt.

Astfel, formatarea unui hard disk se realizează în trei pași.

• Formatare la nivel scăzut.
• Organizarea partițiilor pe disc.
• Formatare la nivel înalt.

Formatare la nivel scăzut

În timpul formatării la nivel scăzut, piesele de pe un disc sunt împărțite în sectoare. În acest caz, se înregistrează anteturile și concluziile sectoarelor (prefixe și sufixe) și se formează intervalele dintre sectoare și piese. Zona de date a fiecărui sector este umplută cu valori fictive sau seturi speciale de date de testare.

În primele controlere ST-506/412 la înregistrarea folosind metoda MFM pistele au fost împărțite în 17 sectoare, și în controlere de același tip, dar cu RLL-codificarea numarului de sectoare a crescut la 26. In drive ESDI o pistă conține 32 sau mai multe sectoare. Unitățile IDE au controlere încorporate și, în funcție de tipul lor, numărul de sectoare variază de la 17 la 700 sau mai mult. Unitățile SCSI sunt unități IDE cu un adaptor de magistrală SCSI încorporat (controlerul este și el încorporat), astfel încât numărul de sectoare de pe o pistă poate fi complet arbitrar și depinde doar de tipul de controler instalat.

Aproape toate unitățile IDE și SCSI folosesc așa-numita înregistrare de zonă cu un număr variabil de sectoare pe pistă. Căile care sunt mai îndepărtate de centru și, prin urmare, mai lungi, conțin număr mai mare sectoare decât cele apropiate de centru. O modalitate de a crește capacitatea unui hard disk este de a împărți cilindrii exteriori în mai multe sectoare decât cilindrii interiori. În teorie, cilindrii exteriori pot deține mai multe date deoarece au o circumferință mai mare.

În unitățile care nu folosesc metoda de înregistrare a zonei, fiecare cilindru conține aceeași cantitate de date, deși lungimea pistei cilindrilor exteriori poate fi de două ori mai mare decât a celor interioare. Ea duce la utilizare irațională capacitatea dispozitivului de stocare, deoarece mediul trebuie să asigure stocarea fiabilă a datelor înregistrate la aceeași densitate ca și în cilindrii interni. În cazul în care numărul de sectoare pe pistă este fix, așa cum este cazul când se utilizează controlere versiuni anterioare, capacitatea de stocare este determinată de densitatea de înregistrare a piesei interne (cea mai scurtă).

În înregistrarea zonelor, cilindrii sunt împărțiți în grupuri numite zone și, pe măsură ce vă deplasați spre marginea exterioară a discului, piesele sunt împărțite într-un număr tot mai mare de sectoare. În toți cilindrii care aparțin aceleiași zone, numărul de sectoare de pe șine este același. Numărul posibil de zone depinde de tipul de unitate; în majoritatea dispozitivelor există 10 sau mai multe. Viteza schimbului de date cu unitatea poate varia și depinde de zona în care se află capetele la un anumit moment. Acest lucru se întâmplă deoarece există mai multe sectoare în zonele exterioare, iar viteza unghiulară de rotație a discului este constantă (adică viteza liniară de mișcare a sectoarelor în raport cu capul la citirea și scrierea datelor pe pistele exterioare este mai mare). decât pe cele interioare).

Când utilizați metoda de înregistrare a zonei, fiecare suprafață de disc conține deja 545,63 sectoare pe pistă. Dacă nu utilizați metoda de înregistrare în zonă, fiecare piesă va fi limitată la 360 de sectoare. Câștigul la utilizarea metodei de înregistrare a zonei este de aproximativ 52%.

Vă rugăm să rețineți diferențele dintre ratele de date pentru fiecare zonă. Deoarece viteza axului este de 7.200 rpm, o rotație este finalizată în 1/120 de secundă sau 8,33 milisecunde. Piesele din zona exterioară (zero) au o rată de transfer de date de 44,24 MB/s, iar în zona interioară (15) - doar 22,12 MB/s. Viteza medie de transfer de date este de 33,52 MB/s.

Organizarea partițiilor pe disc

Partițiile create pe un hard disk oferă suport pentru diferite sisteme de fișiere, fiecare dintre acestea fiind situat pe o anumită partiție a discului.

Fiecare sistem de fișiere folosește o metodă specifică pentru a distribui spațiul ocupat de un fișier în unități logice numite clustere sau unități de memorie. Un hard disk poate avea de la una până la patru partiții, fiecare dintre ele acceptând unul sau mai multe tipuri de sisteme de fișiere. În prezent, sistemele de operare compatibile cu PC utilizează trei tipuri de sisteme de fișiere.

FAT (File Allocation Table - tabel de alocare a fișierelor). Acesta este sistemul de fișiere standard pentru DOS, Windows 9x și Windows NT. În partițiile FAT sub DOS, lungimea permisă a numelor de fișiere este de 11 caractere (8 caractere ale numelui în sine și 3 caractere de extensie), iar dimensiunea volumului (discului logic) este de până la 2 GB. În Windows 9x/Windows NT 4.0 și o versiune ulterioară, lungimea permisă a numelor fișierelor este de 255 de caractere.

Folosind programul FDISK, puteți crea doar două partiții FAT fizice pe un hard disk - primar și secundar, și până la 25 de volume logice pot fi create într-o partiție secundară. Partition Magic poate crea patru partiții principale sau trei principale și una suplimentară.

FAT32 (Tabel de alocare a fișierelor, tabel de alocare a fișierelor pe 32 de biți - 32 de biți). Folosit cu Windows 95 OSR2 (OEM Service Release 2), Windows 98 și Windows 2000. În tabelele FAT, 32 de celule de alocare corespund numerelor de 32 de biți. Cu această structură de fișiere, dimensiunea volumului (discului logic) poate ajunge la 2 TB (2.048 GB).

NTFS (Windows NT Sistemul de fișiere- dosar sistem Windows NT). Disponibil numai pe Windows NT/2000/XP/2003. Lungimea numelor de fișiere poate ajunge la 256 de caractere, dimensiunea partiției (teoretic) este de 16 EB (16^1018 octeți). NTFS oferă caracteristici suplimentare Opțiuni care nu sunt furnizate de alte sisteme de fișiere, cum ar fi caracteristicile de securitate.

După crearea partițiilor, trebuie să efectuați formatarea la nivel înalt folosind instrumentele sistemului de operare.

Formatare la nivel înalt

Cu formatare la nivel înalt, sistemul de operare creează structuri pentru lucrul cu fișiere și date. Fiecare partiție (disc logic) conține sectorul de boot al volumului (Volume Sectorul de pornire - VBS), două copii ale tabelului de alocare a fișierelor (FAT) și directorul rădăcină ( Director rădăcină). Folosind aceste structuri de date, sistemul de operare alocă spațiu pe disc, urmărește locația fișierelor și chiar „ocolește” zonele defecte de pe disc pentru a evita problemele. În esență, formatarea la nivel înalt nu este atât de mult formatare, cât este crearea unui cuprins pentru disc și a unui tabel de alocare a fișierelor.