HDD: pracovný princíp a hlavné charakteristiky

Pevné disky, alebo, ako sa im hovorí, pevné disky sú jednou z najdôležitejších súčastí počítačového systému. Asi každý to vie. Ale to nie je moderné užívateľ dokonca v zásade dohady o tom, ako na pevný disk. Princíp fungovania, všeobecne, pre základné pochopenie pomerne jednoduché, ale existujú niektoré nuansy, ktoré ďalej budú diskutované.

Otázky určenie a rozdelenie pevných diskov?

Otázka určenia, samozrejme rečnícka. Ktokoľvek, aj tie entry-level, okamžite odpovedal, že je pevný disk (tiež známy ako pevný disk, aka pevného disku alebo HDD), okamžite odpovedal, že sa používa na ukladanie informácií.

Všeobecne možno povedať, to je pravda. Nezabudnite, že na pevnom disku, s výnimkou pre operačný systém a používateľské súbory sú vytvárané pomocou zavádzacie sektory operačného systému, vďaka ktorému sa začnú, rovnako ako niektoré ochranné známky, ktoré disk môžete rýchlo nájsť požadovanú informáciu.

Súčasné modely sú veľmi rôznorodé: obyčajný HDD, externé pevné disky, vysokorýchlostné solid-state disky SSD, hoci to je pripočítaný pevných diskov a nie sú akceptované. Ďalej sa navrhuje, aby zvážila zariadenie a princíp HDD operácie, ak nie úplne, tak aspoň v tom, že bolo dosť pre porozumenie základnú terminológiu a procesov.

Upozorňujeme, že existuje osobitná klasifikácia dnešnej HDD na niektorých základných kritérií, medzi ktorými sú nasledujúce:

• Spôsob na ukladanie informácií;
• typu média;
• spôsob organizácie prístupu k informáciám.

Prečo je pevný disk sa nazýva pevný disk?

Dnes, mnoho ľudí si myslí o tom, prečo pevné disky sa nazývajú pevné disky, ktoré patria do ručných zbraní. Mohlo by sa zdať, že tam môže byť podobnosti medzi týmito dvoma zariadeniami?

Termín sa objavil už v roku 1973, kedy sa objavil na trhu ako prvý na svete HDD, ktorého stavba sa skladala z dvoch samostatných oddielov vo vzduchotesnej nádobe. Kapacita každého priestoru bola 30 MB, čo je dôvod, prečo inžinieri dali kódové meno pre disk "30-30", ktorý bol plne ladí so značkou populárny v tej dobe dialo "Winchester, 30-30". Avšak, na začiatku 90. rokov v Amerike a Európe je názov skutočne vyšiel z užívania, ale je stále populárny v post-sovietskom priestore.

Zariadenie a zásada HDD operácie

Ale my sme odbočili. Princíp HDD prevádzky možno zhrnúť proces čítania alebo písania. Ale ako sa to stalo? Aby bolo možné pochopiť fungovanie magnetického pevného disku, musíte najprv zistiť, ako to funguje.

Samotný pevný disk je súbor dosiek, ktorých počet sa môže pohybovať v rozmedzí od štyroch do deviatich vzájomne prepojené pomocou hriadeľa (nápravy), ktorý sa nazýva vretena. Dosky sú umiestnené nad sebou. Vo väčšine prípadov, je materiál na ich výrobu, sú hliník, mosadz, keramika, sklo a podobne. D. Sami dosky majú zvláštnu magnetický povlak z materiálu s názvom tanier, na báze oxidu gama feritu, oxid chrómu, bárnatý feritu a t d. . Každá hrúbka plechu o asi 2 mm.

Pre záznam a čítanie informácie zodpovedajú radiálne hlavu (jeden pre každú dosku), a doštičky sa používajú v oboch povrchoch. Pri otáčaní vretena, ktorého rýchlosť môže byť od 3600 do 7200 ot. / Min, a pohybujúce hlavy zodpovedá dvoma elektromotormi.

V tomto prípade je základný princíp pevného disku počítača je, že informácia je zaznamenaná nie je nikde, ale v presne určenom mieste, zvanom sektory, ktoré sú umiestnené na sústredných stôp alebo stôp. Aby sa predišlo nejasnostiam, platia jednotné pravidlá. Existuje názor, že princípy pevných diskov z hľadiska ich logickú štruktúru, univerzálne. Napríklad veľkosť jedného sektora, za jednotnú normu prijatú po celom svete, je 512 bajtov. Sektory sú rozdelené do zhlukov, ktoré sú sekvencie rade odvetví sú zase. A najmä pevný disk z princípu fungovania v tomto ohľade je, že výmena informácií a len z celých klastrov (sektory celočíselné reťaze).

Ale ako je čítať informácie? pohon funguje: pevný disk nasledujúcim spôsobom: Pomocou špeciálneho držiak čítacie hlavy v radiálnom (špirálové) smere posunie na požadovanú trati a na druhej strane je umiestnený v danom odvetví, môžu byť všetky hlavy pohybujú súčasne čítaním rovnaké informácie nielen z rôznych stôp ale s rôznymi kotúče (doštičky). Všetky skladby s rovnakými poradovými číslami sa nazývajú vojne.

Je možné zvoliť iný princíp fungovania pevného disku: čítacia hlava bližšie k magnetickému povrchu (nie však k jeho dotyk), tým vyššia je hustota záznamu.

Ako je písanie a čítanie informácií?

Pevné disky, alebo pevné disky, a preto boli nazývaní magnetické že používajú zákony magnetizmu fyziky, formulované Faraday a Maxwell.

Ako už bolo uvedené, z dosiek nemagnitochuvstvitelnogo magnetického materiálu povlaku sa nanáša v hrúbke niekoľkých mikrometrov. Za prevádzky sa magnetické pole, ktoré majú tzv doménovú štruktúru.

Magnetické domény je prísne ohraničené hranica zmagnetizované oblasť Zliatina železa. Ďalej HDD Princíp činnosti možno zhrnúť takto: v prípade vonkajšieho magnetického poľa, správne pole pohon začne byť vedená presne pozdĺž magnetických čiar a pri ukončení dopade na kotúči objavia remanentnej zónu, v ktorej predtým uložené informácie obsiahnuté v hlavnom poli ,

Pre vytvorenie vonkajšieho magnetického poľa je zodpovedný za zaznamenávanie čítacia hlava a čítacie zóna remanencie, sú naproti hlava vytvára elektromotorické silu alebo EMF. Potom sa všetko je jednoduchá: zmena EMF zodpovedá jednej binárne, a ich neprítomnosť alebo zastavenia - nula. Doba sa mení EMF nazýva bit bunku.

Ďalej je magnetický povrch čisto informatiky úvahy môžu byť spojené, ako druh bodových postupnosť dátových bitov. Avšak, pretože umiestnenie týchto bodov je absolútne nemožné, aby presne vypočítať, na disku chcete nainštalovať nejakú určenou značkou, ktorá pomohla definovať požadované miesto. Vytvorenie takých značiek sa nazýva formátovania (zhruba rozdelený disk na stopy a sektory, klastre).

Logická štruktúra a princíp fungovania pevného disku, pokiaľ ide o formátovaní

S ohľadom na logických HDD organizácií tu na prvom mieste je formátovanie, v ktorom existujú dva hlavné typy: low-level (fyzické) a vysoká úroveň (logická). Bez týchto krokov, čím o nejakom pevnom disku do funkčného stavu nemôže hovoriť. Informácie o tom, ako inicializovať nový pevný disk, bude prerokované oddelene.

nízkoúrovňové formátovanie vyžaduje fyzický účinok na povrch pevného disku, v ktorom sú sektory sa nachádza pozdĺž koľají. Je zaujímavé, že zásada pevného disku je taká, že každý sektor vytvoril svoju vlastnú jedinečnú adresu, ktorá obsahuje rad veľmi sektora, sledovať číslo, na ktorom sa nachádza, a ŠPZ. To znamená, že organizácia priamy prístup rovnakej adresy pamäte priamo z danej adresy, skôr ako hľadať správne informácie po povrchu, v dôsledku čoho je dosiahnuté rýchlosť (aj keď to nie je najdôležitejšie). Všimnite si, že keď je formátovanie low-level úplne vymazané všetky informácie a obnoviť ho vo väčšine prípadov nie je možné.

Ďalšia vec - logický formát (v systémoch Windows je rýchle formátovanie alebo Rýchle formátovanie). Okrem toho, tieto procesy sú použiteľné pre vytváranie logických oddielov, ktoré predstavujú určitú oblasť primárny pevný disk, ktorý pracuje na rovnakých princípoch.

Logické formátovanie postihuje predovšetkým oblasť systému, ktorý sa skladá zo zavádzacieho sektora a tabuľky rozdelenie disku (Boot Record MBR) je, alokačné tabuľku súborov (FAT, NTFS, a tak ďalej. D.) a koreňový adresár (koreňový adresár).

Informácie o zázname v sektoroch klastri sa vykonáva prostredníctvom niekoľkých častí, pričom v jednom klastri nemôže obsahovať dva identické objekty (súbory). V skutočnosti je vytvorenie logického oddielu, pretože ju oddeľuje od hlavného systémovej oblasti, aby sa informácie uložené na to, či tam boli chyby a zlyhania, ako zmeniť alebo odstránenie nie je ovplyvnený.

Hlavné rysy HDD

Myslím, že v bežnej prevádzke HDD zásade trochu rozumel. Teraz sa obrátiť na hlavných rysov, ktoré dávajú ucelený obraz o všetkých možnostiach (či nevýhod) moderných pevných diskov.

Princíp disku a hlavné charakteristiky tvrdých môže byť úplne odlišný. Aby sme pochopili, čo je v stávke, vyberieme tie základné parametre, ktoré charakterizujú všetky doteraz známych úložísk informácií:

• kapacita (objem);
• výkon (dáta rýchlosť prístupu k čítania a písania informácií);
• rozhrania (spôsob pripojenia, typ radiče).

Kapacita je celkové množstvo informácií, ktoré môžu byť zaznamenané a uložené na pevnom disku. z HDD spracovateľský priemysel rastie tak rýchlo, že dnes uzavrela používanie pevných diskov s objemom rádovo 2 TB a viac. A ako to je veril, že toto nie je limit.

Interface - najvýznamnejšie charakteristikou. To určuje, akým spôsobom je zariadenie pripojené k základnej doske, ktorá regulátor sa používa ako čítanie a písanie sa vykonáva, a tak ďalej. D. Hlavné a najčastejšie rozhrania považovaný IDE, SATA a SCSI.

Disky s IDE rozhraním inom nízke náklady, však, u hlavných nevýhod možno rozlíšiť obmedzený počet súčasne pripojených zariadení (maximálne štyri) a nízku rýchlosť dát (a dokonca s podporou priameho prístupu do pamäte Ultra DMA alebo protokoly Ultra ATA (módu 2 a 4). Aj keď sa predpokladá, že ich použitie môže zvýšiť úroveň rýchlosti čítania / zápisu 16 Mb / s, ale rýchlosť je oveľa nižšia ako v skutočnosti. Okrem toho, do režimu UDMA vyžaduje inštaláciu špeciálnych ovládačov, ktoré Teoreticky by mal byť dodávaný so základnou doskou.

Hovoriť o tom, čo princíp pevného disku a funkcií, nie je možné ignorovať rozhranie SATA, ktorý je nástupcom verzie IDE ATA. Výhodou tejto technológie je, že rýchlosť čítania / zápis môže byť zvýšená na 100 Mb / s použitím high-speed bus fireware IEEE-1394.

A konečne, SCSI rozhranie v porovnaní s predchádzajúcim dvoma je najviac flexibilné a najvyššou rýchlosťou (čítanie / rýchlosť zápisu až 160 MB / s a vyššie). Ale tam sú také pevné disky je takmer dvakrát tak drahé. Ale počet súčasne pripojených úložných zariadení od siedmich do pätnástich rokov, spojenie môže byť vykonané bez toho, aby de-energizujúci počítač a dĺžka kábla môže byť v poriadku 15-30 metrov. V skutočnosti je tento typ pevného disku vo väčšine prípadov neplatí pre užívateľov osobných počítačov a serverov.

Výkon charakterizujúce prenosovú rýchlosť a priepustnosť I / O kapacitu, zvyčajne vyjadrené vysielacieho času a množstvo dát prenášaných v sérii, a je vyjadrená v MB / s.

Niektoré ďalšie možnosti

Hovoriť o tom, čo je disk pracovný princíp tvrdá a aké parametre majú vplyv na jeho fungovanie, sa nedá vyhnúť, a niektoré ďalšie funkcie, ktoré môžu mať vplyv na výkon a životnosť zariadenia.

Tu, v prvom rade, je rýchlosť otáčania, čo priamo ovplyvňuje vyhľadávania a inicializačný čas (rozpoznávanie) požadovaného sektora. Táto takzvaná latentné vyhľadávanie podľa času - interval, počas ktorého je potrebné pre sektor obracia k čítacej hlavy. Dnes prijala niekoľko štandardov pre otáčky vretena, vyjadrená v otáčkach za minútu s časovým oneskorením v milisekundách:

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

Je ľahko viditeľné, že čím vyššia je rýchlosť, tým menej času stráveného na sektor vyhľadávanie a fyzickej rovine - o otáčku disku na inštaláciu hlavy bodu žiaduce umiestňovacej doske.

Ďalším parametrom - vnútorná prenosová rýchlosť. Na vonkajších dráhach je minimálna, ale zvyšuje s postupným prechodom na vnútornej stope. To znamená, že rovnaký postup defragmentácie predstavujúce pohyb často používaných dát v najrýchlejšom oblasti disku - nielen prevod vnútornej dráhy s väčšiu rýchlosť čítania. Externý rýchlosť má pevnú hodnotu a závisia na použitom rozhraní.

A konečne, jeden z dôležitých bodov spojená s prítomnosťou vlastnej vyrovnávacej pamäte a vyrovnávacej pamäte pevného disku ,. V skutočnosti je pevný disk funguje, pokiaľ ide o zásady použitia vyrovnávacej pamäte niečo podobné k prevádzkovému alebo virtuálnej pamäte. Väčšia veľkosť vyrovnávacej pamäte (128-256 kb), tým rýchlejší pevný disk.

Hlavnými požiadavkami na HDD

Základné požiadavky, ktoré vo väčšine prípadov sú prezentované pevné disky, nie toľko. Hlavná vec - dlhú životnosť a spoľahlivosť.

Základným štandardom pre väčšinu HDD je považovaný za život v poriadku 5-7 rokov s operačným dobe nie menej ako pol milióna hodín, ale i pre high-end disky, toto číslo nie je menšia ako jeden milión hodín.

Čo sa týka spoľahlivosti, je zodpovedný za túto funkciu SMART self-test, ktorý sleduje stav jednotlivých prvkov na pevný disk, vykonávanie kontinuálne sledovanie. Na základe získaných dát môžu byť vytvorené aj predbežný odhad možného výskytu chýb v budúcnosti.

Je samozrejmé, že užívateľ by nemal zostať bokom. Napríklad, pri použití pevného disku veľmi dôležité dodržiavať optimálny teplotný rozsah (0 - 50 ± 10 stupňov Celzia), aby sa zabránilo otrasy, nárazy a pády pevný disk, hit prachu alebo iných malých častíc, atď Mimochodom, veľa bude .. zaujímať, že tie isté dymové častice je asi dvakrát väčšia, ako je vzdialenosť medzi čítacou hlavou a magnetickým povrchom pevného disku, a ľudský vlas - 5-10 krát.

Otázky inicializácii systému nahradením pevného disku

Teraz pár slov o tom, čo treba podniknúť kroky, ak z nejakého dôvodu užívateľ zmeniť pevný disk alebo inštalovať dpolnitelny.

Nebudeme tento proces popísať úplne, ale budeme sa venovať len hlavným etapám. Po prvé, pevný disk musí byť pripojený a prezeraný v nastaveniach systému BIOS, ak je detekovaný nový hardvér, inicializovať ho v sekcii správy disku a vytvoriť bootovací záznam, vytvoriť jednoduchý zväzok, priradiť mu identifikátor (písmeno) a formátovať s voľbou súborového systému. Iba po tom bude nová "skrutka" plne pripravená na prácu.

záver

To v skutočnosti a všetko, čo sa stručne dotýka základov fungovania a vlastností moderných pevných diskov. Princíp fungovania externého pevného disku nebol v zásade braný do úvahy, pretože prakticky sa nelíši od toho, čo sa používa pre stacionárne jednotky pevného disku. Jediný rozdiel je iba v spôsobe pripojenia prídavného disku k počítaču alebo prenosnému počítaču. Najbežnejšie spojenie je prostredníctvom rozhrania USB, ktoré je priamo pripojené k základnej doske. V tomto prípade, ak chcete zabezpečiť maximálny výkon, je lepšie používať štandard USB 3.0 (vnútorný port je namaľovaný modrou farbou) samozrejme za predpokladu, že ho samotný externý pevný disk podporuje.

V ostatných prípadoch si myslím, že pre mnohých ľudí bolo jasné, ako funguje pevný disk akéhokoľvek typu. Možno bolo príliš veľa technických informácií uvedených vyššie, predovšetkým zo škôl fyziky, napriek tomu bez nich nemožno úplne porozumieť všetkým základným princípom a metódam stanoveným v technológiách výroby a používania HDD bez toho, aby to pochopilo.