Dyski twarde lub dyski twarde są jednym z najważniejszych elementów systemu komputerowego. Wszyscy o tym wiedzą. Ale nie każdy współczesny użytkownik, nawet w zasadzie, domyśla się, jak działa dysk twardy. Ogólnie rzecz biorąc zasada pracy dla podstawowego zrozumienia jest dość prosta, ale tutaj są jej niuanse, które będą dalej omawiane.

Pytania dotyczące przydzielania i klasyfikacji dysków twardych?

Pytanie dotyczące miejsca przeznaczenia jest oczywiście retoryczne. Każdy użytkownik, nawet na poziomie podstawowym, natychmiast powie, że dysk twardy (dysk twardy, dysk twardy lub dysk twardy) natychmiast odpowie, że służy do przechowywania informacji.


Ogólnie i ogólnie jest to prawda. Nie zapominaj, że na dysku twardym, oprócz systemu operacyjnego i plików użytkownika, są tworzone sektory rozruchowe OZ, które uruchamia, a także niektóre etykiety, na których dysk może szybko znaleźć potrzebne informacje. Nowoczesne modele są dość zróżnicowane: zwykłe dyski twarde, zewnętrzne dyski twarde, szybkie dyski SSD, chociaż trudno je przypisać do dysków twardych i nie są akceptowane. Następnie proponuje się rozpatrzenie urządzenia i zasady dysku twardego, jeśli nie w pełni, a następnie przynajmniej w taki sposób, aby wystarczyły podstawowe pojęcia i procesy. Należy pamiętać, że istnieje specjalna klasyfikacja nowoczesnych dysków twardych w oparciu o niektóre z głównych kryteriów, spośród których można wyróżnić następujące elementy:

metodaprzechowywanie informacji;

rodzaj mediów;

sposób organizowania dostępu do informacji.

Dlaczego dysk twardy nazywa się dyskiem twardym?

Obecnie wielu użytkowników myśli o tym, dlaczego dyski twarde są nazywane dyskami twardymi, które są związane z bronią ręczną. Wydaje się, że pomiędzy tymi dwoma urządzeniami może być coś wspólnego?


Sam termin pojawił się w odległym 1973 r., Kiedy to na rynku pojawił się pierwszy na świecie dysk twardy, którego konstrukcja składała się z dwóch oddzielnych przedziałów w jednym zamkniętym pojemniku. Pojemność każdego przedziału wynosiła 30 MB, dzięki czemu inżynierowie nadali nazwę dysku "30-30", która była w pełni zgodna z marką popularnego pistoletu Winchester 30-30 w tym czasie. To prawda, że ​​na początku lat 90. w Ameryce i Europie nazwa ta praktycznie przestała być używana, ale nadal jest popularna w przestrzeni postsowieckiej.

Urządzenie i zasada twardego dysku

Ale byliśmy rozproszeni. Zasada działania dysku twardego może być krótko opisana jako proces odczytu lub zapisu informacji. Ale jak to się dzieje? Aby zrozumieć zasadę dysku twardego, przede wszystkim musisz się nauczyć, jak to jest zorganizowane. Sam dysk twardy to zestaw płyt, których liczba może wynosić od czterech do dziewięciu, połączonych za pomocą wałka (osi), zwanego wrzecionem. Talerze znajdują się jeden nad drugim. Często materiałem do ich produkcji są aluminium, mosiądz, ceramika, szkło itp. Te same płyty mają specjalną powłokę magnetyczną w formiemateriał zwany półmiskiem, oparty na tlenku ferrytu gamma, tlenku chromu, ferrytu baru itp. Każda taka płytka ma grubość około 2 mm.
Głowice promieniowe (po jednej na każdą płytkę) odpowiadają zapisowi i odczytowi informacji, a obie powierzchnie są używane w płytach. Obrót wrzeciona, którego prędkość może wynosić od 3600 do 7200 obr /min, a przemieszczenie głowic odpowiada dwóm silnikom elektrycznym. W tym przypadku podstawową zasadą twardego dysku komputera jest to, że informacje nie są zapisywane w niewłaściwym miejscu, ale w ściśle określonych miejscach, które nazywane są sektorami znajdującymi się na koncentrycznych ścieżkach lub ścieżkach. Aby uniknąć nieporozumień, obowiązują wspólne zasady. Oznacza to, że zasady dysków twardych pod względem ich logicznej struktury są uniwersalne. Na przykład rozmiar jednego sektora, przyjęty dla jednego standardu na całym świecie, wynosi 512 bajtów. Z kolei klastry są podzielone na sektory, które są sekwencjami przylegającymi do sektorów. Ale osobliwością zasady dysku twardego w tym względzie jest to, że wymiana informacji jest precyzyjnie prowadzona przez całe klastry (cała liczba łańcuchów sektorowych). Ale jak czyta informacje? Zasady napędu dysków twardych magnetycznych są następujące: za pomocą specjalnego uchwytu głowica odczytująca w kierunku promieniowym (spiralnym) przesuwa się na żądaną ścieżkę, a po obróceniu znajduje się powyżejdanego sektora, każda głowica może być przesuwany w czasie, czytając te same informacje nie tylko z różnymi ścieżkami, ale z różnych płyt (wafli). Wszystkie ścieżki o identycznych numerach sekwencyjnych nazywane są cylindrami. Jest możliwe, aby wybrać inną zasadę twardym dysku: im bliżej głowy odczytuje powierzchni magnetycznej (nie jej), tym większa gęstość zapisu.

W jaki sposób rejestruje się i odczytuje informacje?

dysk twardy lub dyski i dlatego nazywano magnetyczny, że korzysta z praw fizyki magnetyzmu, sformułowane przez Faradaya i Maxwella.
Jak wspomniano powyżej, płyta z nemahnytochuvstvytelnoho materiału zastosowano powłokę magnetyczną, której grubość wynosi tylko kilka mikrometrów. W procesie pracy znajduje się pole magnetyczne o tak zwanej strukturze domeny. Domena magnetyczna jest ściśle ograniczoną granicą namagnesowanego obszaru żelazostopów. Następna zasada dysku twardym można krótko opisać w następujący sposób: W przypadku zewnętrznego pola magnetycznego zaczyna jechać sobie prawo skupić ściśle wzdłuż linii pola magnetycznego i ustaniu oddziaływania na dyskach pojawiają resztkowego strefie namagnesowania w których informacje są przechowywane i co było wcześniej w główne pole. Tworząc zewnętrznego pola w rekordzie odpowiada czytając głowę, obszar i namagnesowanie szczątkowe czytania, jest w przedniej części głowy, tworzy siłę elektromotoryczną lub EMF. Wszystko jest proste: zmiana pola elektromagnetycznego odpowiada jednemu z kodów binarnych i jestbrak lub zakończenie - zero. Czas zmiany pola elektromagnetycznego jest nazywany elementem bitowym. Ponadto, powierzchnia magnetyczna czysto informatyczna może być powiązana jako pewna sekwencja punktów bitów informacyjnych. Jednakże, ponieważ położenie tych punktów nie można dokładnie obliczyć, dysk musi być ustawiony wcześniej żadnego przepisanej etykiety, które pomogły określić pożądaną lokalizację. Stworzenie takich etykiet nazywa formatowania (z grubsza podział na torach i sektorach połączonych w klastry).

Struktura logiczna i zasada dysku pod względem formatu

W odniesieniu do organizacji logicznej HDD, tutaj na pierwszym miejscu jest formatowanie, które są dwa podstawowe typy: niskopoziomowe (fizycznego) i na wysokim poziomie (logiczne). Bez tych kroków nie trzeba mówić o tym, jak doprowadzić dysk twardy do stanu roboczego. Jak rozpocząć nowy dysk twardy zostanie powiedziane oddzielnie. formatowanie niskopoziomowe zapewnia fizyczny wpływ na powierzchni dysku twardym, gdzie siedzibę sektory wzdłuż torów. Co ciekawe, zasada dysku twardym tak, że każdy sektor stworzył unikalny adres, który zawiera szereg sektorów, liczbę utworów, na którym się znajduje, po stronie telefonu talerzu. W ten sposób organizacja bezpośrednio dostęp do tych samych adresów pamięci bezpośrednio do danego adresu, zamiast poszukuje odpowiedniej informacji na całej powierzchni, a tym samym osiągnąć wydajność (choć nie jest to najważniejsze). Zwróć uwagęZwróć uwagę, że podczas formatowania niskiego poziomu, absolutnie wszystkie informacje są wymazywane iw większości przypadków nie można ich przywrócić. Inną kwestią jest formatowanie logiczne (w systemach Windows jest to szybkie formatowanie lub szybki format). Ponadto procesy te mają zastosowanie do tworzenia partycji logicznych, reprezentujących pewien obszar głównego dysku twardego, pracując na tych samych zasadach. Formatowanie logiczne dotyczy przede wszystkim obszaru systemu, który składa się z sektora rozruchowego i tabel partycji (rekord rozruchowy rekordu rozruchowego), tabel alokacji plików (FAT, NTFS itp.) Oraz katalogu głównego (Katalog główny). Rejestrowanie informacji w sektorach odbywa się za pośrednictwem klastra w kilku częściach, aw jednym klastrze nie może zawierać dwóch identycznych obiektów (plików). W rzeczywistości utworzenie partycji logicznej, ponieważ oddzieli ją od głównej partycji systemowej, skutkując przechowywaniem na niej informacji, w przypadku błędów i niepowodzeń zmiany lub usunięcia nie jest podatna.

Główne cechy dysku twardego

Wydaje się, że ogólnie rzecz biorąc dysk twardy jest nieco jaśniejszy. Teraz przejdźmy do głównych cech, które dają pełny obraz wszystkich możliwości (lub wad) nowoczesnych dysków twardych. Zasada dysku twardego i podstawowe cechy mogą być zupełnie inne. Aby zrozumieć, o czym mówimy, podkreślimy główne parametry, które charakteryzują wszystkie znane obecnie nośniki danych:

pojemność (objętość);

wydajność (szybkość dostępu do danych,czytanie i pisanie informacji);

interfejs (metoda połączenia, typ kontrolera).

Pojemność oznacza całkowitą ilość informacji, które można zapisać i przechowywać na dysku twardym. Przemysł do produkcji HDD rozwijającej się tak szybko, że w dniu dzisiejszym zawarł dysków twardych używać z objętości około 2 TB i powyżej. Uważa się, że to nie jest limit. Interfejs jest najważniejszą funkcją. To określa, jaki sposób urządzenie jest podłączone do kontrolera płyty głównej, który jest używany, jak czytanie i pisanie i tak dalej. D. Główne i najbardziej popularne interfejsy są uważane IDE, SATA oraz SCSI. Dyski z interfejsem IDE są różne niskie koszty, ale jedną z głównych wad można zidentyfikować ograniczoną liczbę podłączonych urządzeń jednocześnie (do czterech) i niskiej szybkości transmisji danych (i nawet ze wsparcia protokołów DMA Ultra DMA lub Ultra ATA (tryb 2 i tryb 4). Mimo, że uważa się ich stosowanie może zwiększyć szybkość odczytu /zapisu do 16 MB /s, ale w rzeczywistości stawka jest znacznie niższa. Ponadto, aby korzystać z trybu UDMA wymaga instalacji specjalnego sterownika, który w teorii Powinny być powiązane z płytą główną. Mówiąc o tym, co stanowi zasadę dysku i wydajności, nie można ignorować interfejs SATA, który jest następcą wersji IDE ATA. Zaletą tej technologii jest to, że prędkość odczytu /zapisu można podnieść do 100 Mb /s ze względu na zastosowanie opon o dużej prędkościFireware IEEE-1394. Ponadto, interfejs SCSI, w porównaniu do dwóch poprzednich jest najbardziej elastyczny i największą prędkość (prędkość odczytu /zapisu do 160 Mb /s, a powyżej). Koszt takich dysków jest jednak prawie dwa razy droższy. Ale liczba podłączonych jednocześnie urządzeń magazynujących począwszy od siedmiu do piętnastu lat, połączenie może być dokonane bez blackout długości komputera i kabla może wynosić około 15-30 metrów. W rzeczywistości tego typu HDD służy przede wszystkim nie w komputerze użytkownika a serwerem. Wydajność charakteryzującą prędkość i pasma I /O jest przeniesienie zwykle wyrażone czasu i objętości przesyłanych danych rozmieszczone kolejno i wyrażono w Mb /s.

Niektóre dodatkowe opcje

Mówiąc o tym, co jest zasadą dysku i ustawienia mają wpływ na jego funkcjonowanie, nie możemy ignorować pewne dodatkowe funkcje, które mogą zależeć od wydajności lub nawet cały okres użytkowania urządzenia. Tutaj, w pierwszej kolejności objawia prędkością, co bezpośrednio wpływa na wyszukiwanie i inicjalizacji (Recognition) żądanego sektora. Ten tak zwany wyszukiwanie utajony - przedział, w którym sektor konieczne powraca do czytania głową. Już kilkakrotnie standardy prędkości obrotowej wrzeciona wyrażonej w obrotach na minutę, czas opóźnienia, w milisekundach

3600 - 833;

4500 - 667;

5400-555;

7200 - 417

Można zauważyć, że im wyższa prędkość, tym mniejszy czas spędzonyw celu wyszukania sektorów, a także w płaszczyźnie fizycznej - w celu napędzania dysku przed zainstalowaniem dla głowicy pożądanego punktu pozycjonowania płyty. Innym parametrem jest wewnętrzna szybkość transmisji. Na ścieżkach zewnętrznych jest minimalny, ale rośnie wraz ze stopniowym przechodzeniem do ścieżek wewnętrznych. Tak więc ten sam proces defragmentacji, jakim jest ruch często używanych danych w najszybszych obszarach dyskowych, jest niczym innym, jak przeniesieniem do ścieżki wewnętrznej o wyższej prędkości odczytu. Prędkość zewnętrzna ma ustalone wartości i zależy bezpośrednio od zastosowanego interfejsu. Wreszcie jednym z ważnych problemów jest obecność własnej pamięci podręcznej lub bufora na dysku twardym. Zasadniczo, zasada dysku twardego pod względem korzystania z bufora jest czymś w rodzaju pamięci operacyjnej lub wirtualnej. Im większa ilość pamięci podręcznej (128-256 Kb), tym szybciej będzie działał dysk twardy.

Główne wymagania dotyczące dysków twardych

Podstawowe wymagania, które w większości przypadków są nakładane na dyski twarde, to nie tyle. Najważniejsze to długa żywotność i niezawodność. Głównym standardem dla większości dysków twardych jest średnia długość życia wynosząca około 5-7 lat, z czasem działania wynoszącym co najmniej pięćset tysięcy godzin, ale w przypadku dysków twardych o najwyższej jakości liczba ta wynosi co najmniej milion godzin. Jeśli chodzi o niezawodność, funkcja autotestowania S. M. A. R. T., która monitoruje stan poszczególnych elementów dysku twardego, jest spójna z bieżącym monitorowaniem. Na podstawie zebranych danych można utworzyć nawet pewną prognozęmożliwe usterki w przyszłości. Jest rzeczą oczywistą, że użytkownik nie powinien pozostawać sam. Na przykład, jeżeli z dysku bardzo ważne jest, aby przestrzegać optymalnych warunków temperaturowych (0 - 50 ± 10 stopni Celsjusza), w celu uniknięcia uderzenia, wstrząsy i spada twardego, uderzyła kurzu lub innych małych cząsteczek itd D. Nawiasem mówiąc, wiele. będzie zainteresowany, aby wiedzieć, że te same cząsteczki dymu około dwukrotnie odległość między głowicą a powierzchnią odczytu magnetycznego dysku twardym i ludzkiego włosa - 5-10 razy.

Pytanie inicjowania systemu poprzez zastąpienie dysku twardego

Teraz kilka słów o jakie działania trzeba zrobić, jeśli z jakiegoś powodu użytkownik zmienił dysk twardy lub ustawić dpolnytelnыy. Nie będziemy w pełni opisywać tego procesu, ale zatrzymajmy się tylko na głównych etapach. Po pierwsze, należy podłączyć dysk ustawień napędu i wyświetlanie BIOS, określił nowy sprzęt w dyskach administracji wykonać inicjalizację i utworzyć pozycję startową, aby utworzyć prosty fakt przypisać identyfikator (litera) oraz z opcją formatowania systemu plików. Dopiero potem nowa "śruba" będzie całkowicie gotowa do pracy.

Wniosek

W istocie, wszystko to w skrócie dotyczy podstaw funkcjonowania i charakterystyki nowoczesnych dysków twardych. Zasada zewnętrznego dysku twardego nie jest niezbędna, ponieważ praktycznie nie różni się od tej stosowanej na stałe HDD. Jedyna różnica jest tylkosposób podłączenia dodatkowego napędu do komputera lub laptopa. Najczęściej spotykane jest połączenie przez interfejs USB, który jest bezpośrednio podłączony do płyty głównej. W takim przypadku, jeśli chcesz zapewnić maksymalną wydajność, lepiej użyć standardowego złącza USB 3.0 (port w środku jest pomalowany na niebiesko), oczywiście pod warunkiem, że obsługuje go zewnętrzny dysk twardy. W inny sposób wydaje mi się, że przynajmniej trochę wyjaśniło się, jak funkcjonuje dysk twardy dowolnego typu. Być może powyższe dane dały dużo informacji technicznych, tym bardziej nawet ze szkolnego kursu fizyki, jednak bez niego pełne zrozumienie wszystkich podstawowych zasad i metod ustanowionych w technologii produkcji i użytkowania dysku twardego, nie zrozumie.