Cietā diska ierīce un darbības princips. Uzglabāšanas ierīces uz magnētiskajiem diskiem

Magnētiskie diski datori tiek izmantoti informācijas ilgstošai glabāšanai (izslēdzot datoru, tā netiek izdzēsta). Tajā pašā laikā datus var dzēst darbības laikā, bet citus var ierakstīt.

Atšķiriet cietos un disketes. Tomēr tagad disketes tiek izmantotas ļoti reti. Disketes bija īpaši populāras pagājušā gadsimta 80. un 90. gados.

Disketes(disketes), dažreiz sauktas par disketēm (disketes), ir magnētiski diski, kas ir ievietoti kvadrātveida plastmasas kasetēs, kuru izmērs ir 5,25 collas (133 mm) vai 3,5 collas (89 mm). Disketes ļauj pārsūtīt dokumentus un programmas no viena datora uz otru, uzglabāt informāciju un izgatavot cietajā diskā esošās informācijas arhīva kopijas.

Informāciju magnētiskajā diskā raksta un nolasa magnētiskās galviņas pa koncentriskām sliedēm. Rakstot vai lasot informāciju, magnētiskais disks griežas ap savu asi, un galva tiek nogādāta vēlamajā sliedē, izmantojot īpašu mehānismu.

3,5" diskešu ietilpība ir 1,44 MB. Šāda veida disketes šobrīd ir visizplatītākās.

Atšķirībā no disketēm HDDļauj uzglabāt lielu informācijas apjomu. Mūsdienu datoru cietā diska ietilpība var būt terabaiti.

Pirmo cieto disku izveidoja IBM 1973. gadā. Tas ļāva uzglabāt līdz 16 MB informācijas. Tā kā šim diskam bija 30 cilindri, kas sadalīti 30 sektoros, tas tika apzīmēts kā 30/30. Pēc analoģijas ar automātiskajām šautenēm, kuru kalibrs ir 30/30, šis disks tika nosaukts par "vinčesteru".

Cietais disks ir noslēgta dzelzs kaste, kurā ir viens vai vairāki magnētiskie diski, kā arī lasīšanas/rakstīšanas galviņu bloks un elektromotors. Ieslēdzot datoru, elektromotors griež magnētisko disku lielā ātrumā (vairāki tūkstoši apgriezienu minūtē), un disks turpina griezties tik ilgi, kamēr dators ir ieslēgts. Virs diska "lidinās" speciālas magnētiskās galviņas, kas raksta un lasa informāciju tāpat kā disketēs. Galvas virzās virs diska tā lielā griešanās ātruma dēļ. Ja galviņas pieskārās diskam, berzes spēka dēļ disks ātri sabojās.

Strādājot ar magnētiskajiem diskiem, tiek izmantoti šādi jēdzieni.

Trase- koncentrisks aplis uz magnētiskā diska, kas ir informācijas ierakstīšanas pamats.

Cilindrs- tas ir magnētisko celiņu komplekts, kas atrodas viens virs otra uz visām cietā diska disku darba virsmām.

sektors- magnētiskās trases posms, kas ir viena no galvenajām informācijas ierakstīšanas vienībām. Katrai nozarei ir savs numurs.

klasteris- minimālais magnētiskā diska elements, kas darbina operētājsistēmu, strādājot ar diskiem. Katrs klasteris sastāv no vairākiem sektoriem.

Jebkuram magnētiskajam diskam ir loģiska struktūra, kas ietver šādus elementus:

• sāknēšanas sektors;
• failu sadales tabulas;
• datu apgabals.

sāknēšanas sektors(Boot Record) aizņem sektora numuru 0. Tajā ir neliela programma IPL2 (Initial Program Loading 2), ar kuru dators nosaka iespēju palaist operētājsistēmu no šī diska.

Cietā diska iezīme ir cita apgabala klātbūtne papildus sāknēšanas sektoram - galvenais sāknēšanas sektors(Master Boot Record). Fakts ir tāds, ka vienu cieto disku var sadalīt vairākos loģiskajos diskos. Galvenajam sāknēšanas sektoram cietajā diskā vienmēr tiek piešķirts fiziskais sektors 1. Šajā sektorā ir programma IPL1 (Initial Program Loading 1), kas, izpildot, nosaka sāknēšanas disku.

Failu piešķiršanas tabula izmanto, lai saglabātu informāciju par failu atrašanās vietu diskā. Magnētiskajiem diskiem parasti tiek izmantoti divi tabulu eksemplāri, kas seko viens pēc otra, un to saturs ir tieši tāds pats. Tas tiek darīts gadījumā, ja diskā rodas kļūmes, tad disku vienmēr var "salabot", izmantojot otro tabulas kopiju. Ja abas kopijas ir bojātas, visa diskā esošā informācija tiks zaudēta.

Datu apgabals(Datu apgabals) aizņem lielāko daļu diska vietas un kalpo tieši datu glabāšanai.

Sakari, sakari, radioelektronika un digitālās ierīces

Gareniskajā ierakstā izmantoto magnētisko materiālu domēni ir paralēli datu nesēja virsmai. Šo efektu izmanto, ierakstot digitālos datus ar galvas magnētisko lauku, kas mainās atbilstoši informācijas signālam. Mēģinājumi palielināt virsmas ierakstīšanas blīvumu, samazinot daļiņu izmēru, palielinās nenoteiktības zonas un lietderīgās zonas lieluma attiecību, nevis par labu pēdējai, un galu galā neizbēgami novedīs pie t.s. superparamagnētisks efekts, kad daļiņas nonāk vienā domēnā ...

Tehnoloģijas ierakstīšanai uz magnētiskajiem diskiem

Gareniskais ieraksts

Pirmajos cieto disku paraugos, kas parādījās divdesmitā gadsimta 70. gados, tika izmantota informācijas gareniskās ierakstīšanas tehnoloģija. Lai to izdarītu, diska virsma, kā arī magnētiskās lentes virsma tika pārklāta ar hroma dioksīda slāni. CrO2 vai dzelzs oksīds, kas nodrošina ieraksta slāņa garenisko magnetizāciju. Šāda pārvadātāja piespiedu spēks H c = 28 kA/m.

Oksīda slāņa uzklāšanas tehnoloģija ir diezgan sarežģīta. Pirmkārt, uz ātri rotējoša alumīnija diska virsmas tiek izsmidzināta dzelzs oksīda pulvera un izkausēta polimēra maisījuma suspensija. Centrbēdzes spēku iedarbības dēļ tas vienmērīgi tiek sadalīts pa diska virsmu no tā centra līdz ārmalai. Pēc šķīduma polimerizācijas virsma tiek pulēta, un uz tās tiek uzklāts vēl viens tīra polimēra slānis, kuram ir pietiekama izturība un zems berzes koeficients. Tad disks beidzot ir noslīpēts. Šāda veida diskdziņi ir brūnā vai dzeltenā krāsā.

Kā zināms, magnētiskajiem materiāliem ir domēna struktūra; sastāv no atsevišķiem mikroskopiskiem apgabaliem - domēni , kurā visu atomu magnētiskie momenti ir vērsti vienā virzienā. Rezultātā katram šādam domēnam ir pietiekami liels kopējais magnētiskais moments. Gareniskajā ierakstā izmantoto magnētisko materiālu domēni ir paralēli datu nesēja virsmai. Ja magnētisko materiālu neietekmē ārējs magnētiskais lauks, atsevišķu domēnu magnētisko momentu orientācija ir haotiska un jebkurš virziens ir vienlīdz iespējams. Ja šādu materiālu ievieto ārējā magnētiskajā laukā, tad domēnu magnētiskajiem momentiem būs tendence orientēties virzienā, kas sakrīt ar ārējā magnētiskā lauka virzienu. Šo efektu izmanto, ierakstot digitālos datus ar galvas magnētisko lauku, kas mainās atbilstoši informācijas signālam.

Magnētiskā ieraksta slāņa atmiņas minimālais elements (šūna), kas spēj uzglabāt vienu informācijas bitu, ir nevis atsevišķs domēns, bet gan daļiņa (reģions), kas sastāv no vairākiem desmitiem domēnu (70-100). Ja šādas daļiņas kopējā magnētiskā momenta virziens sakrīt ar magnētiskās galvas kustības virzienu, tad tās stāvokli var salīdzināt ar datu loģisko "0", ja virzieni ir pretēji, ar loģisko "1 ".

Taču, ja blakus esošajos reģionos ir pretēji magnētisko momentu virzieni, tad domēni, kas atrodas uz robežas starp tiem un pieskaras līdzīgi stabiem, viens otru atgrūž un galu galā mainīs savu magnētisko momentu virzienu kaut kādā neparedzamā veidā, lai iegūtu enerģētiski stabilāku. pozīcija.. Rezultātā uz abu reģionu robežas veidojas nenoteiktības zona, kas samazina tā apgabala lielumu, kas uzglabā mazliet ierakstītās informācijas, un attiecīgi nolasīšanas laikā noderīgā signāla līmeni (5.6. att.). Trokšņa līmenis, protams, ir paaugstināts.

Mēģinājumi palielināt virsmas ierakstīšanas blīvumu, samazinot daļiņu izmēru, palielinās nenoteiktības zonas lieluma attiecību pret lietderīgās zonas izmēru, nevis par labu pēdējai, un galu galā neizbēgami novedīs pie t.s.superparamagnētisks efektskad daļiņas iet uzviena domēna stāvoklisun vairs nevarēs uztvert ierakstīto informāciju, jo blakus esošie domēni ar pretēji vērstiem magnētiskajiem momentiem mainīs savu orientāciju uzreiz pēc ierakstīšanas galviņas magnētiskā lauka noņemšanas. Ierakstošā slāņa materiāls kļūs vienmērīgi magnetizēts visā tilpumā.

Tādējādi superparamagnētisma klātbūtnes dēļ garengriezuma ierakstīšanas tehnoloģija, kas sasniegusi pirmās desmitgades vidu XXI gadsimta ierakstīšanas blīvuma vērtības 120 Gbps 2 , ir gandrīz izsmēlis savas iespējas un vairs nespēj nodrošināt būtisku cieto disku ietilpības pieaugumu. Tas piespieda izstrādātājus pievērsties citām tehnoloģijām, kas ir brīvas no šī trūkuma.

Perpendikulāra apzīmējums

Perpendikulāra ieraksta iespēja ir balstīta uz to, ka plānās kārtiņās, kas satur kobaltu, platīnu un dažas citas vielas, šo vielu atomi mēdz orientēties tā, lai to magnētiskās asis būtu perpendikulāras nesēja virsmai. No šādiem atomiem veidotie domēni atrodas arī perpendikulāri atbalsta virsmai.

Signāls lasīšanas magnētiskajā galviņā veidojas tikai tad, kad tas šķērso domēna magnētiskā lauka lauka līnijas, t.i. kur šīs spēka līnijas ir perpendikulāras nesēja virsmai. Domēnam, kas atrodas paralēli nesēja virsmai, magnētiskā lauka līnijas ir perpendikulāras virsmai tikai tās galos, kur tās nonāk virspusē (5.7. att., a). Kad galva pārvietojas paralēli domēnam un līdz ar to paralēli tās spēka līnijām, tajā nav signāla. Domēna garumu ir iespējams samazināt, cenšoties palielināt ieraksta blīvumu tikai līdz noteiktām robežām - līdz sāk parādīties superparamagnētiskais efekts. Ja domēni atrodas perpendikulāri nesēja virsmai, tad to magnētisko lauku spēka līnijas vienmēr būs perpendikulāras virsmai un saturēs informāciju (5.7. att., b). Domēna garuma dēļ nebūs "dīkstāves". Kā arī nebūs superparamagnētisma, jo domēni ar pretēju magnetizāciju viens otru neatgrūdīs. Ir skaidrs, ka ierakstīšanas blīvumu uz nesēja ar perpendikulāru magnetizāciju var iegūt lielāku.

Diskam, kas paredzēts perpendikulārai ierakstīšanai, nepieciešama īpaša ražošanas tehnika. Plāksnes pamatne ir rūpīgi pulēta, un pēc tam uz tās virsmas tiek uzklāts izlīdzinošs niķeļa fosfāta slānis ar vakuuma pārklājumu. NiP apmēram 10 mikronu biezumā, kas, pirmkārt, samazina virsmas raupjumu, otrkārt, palielina saķeri ar nākamajiem slāņiem (5.8. att.).

Tālāk tiek uzklāts mīksta magnētiskā materiāla slānis, kas ļauj nolasīt datus no ierakstīšanas slāņa, un pats ierakstīšanas slānis ir izgatavots no materiāla ar perpendikulāru magnētisko domēnu orientāciju. Kobalts (Co), platīns ( Pt), pallādijs (Pd ), to sakausējumi savā starpā un ar hromu ( Kr ), kā arī daudzslāņu struktūras, kas sastāv no plānām šo metālu kārtiņām vairāku atomu biezumā.

Virs ierakstīšanas slāņa tiek uzklāta stikla keramikas aizsargplēve, kuras biezums ir mikronu simtdaļas.

Informācijas ierakstīšanai uz ierakstīšanas slāņa ar perpendikulāru magnetizāciju ir savas īpašības. Lai nodrošinātu pieņemamu signāla līmeni un nodrošinātu labu signāla un trokšņa attiecību, ierakstīšanas galviņas radītā magnētiskā lauka spēka līnijām, ejot cauri ierakstīšanas slānim, atkal jābūt tuvu galvas kodolam. Tam kalpo mīkstais magnētiskais apakšslānis, kas atrodas zem ierakstīšanas (5.9. att.).

Saskaņā ar speciālistu provizoriskām prognozēm, perpendikulārā ierakstīšanas tehnoloģija ļaus realizēt ieraksta blīvumu līdz 500 Gb / collā 2 . Šajā gadījumā 3,5 collu diskdziņa ietilpība būs 2 TB, 2,5 collu - 640 GB, 1 collu - 50 GB. Tomēr tās ir tikai provizoriskas prognozes. Iespējams, ka augšējā robeža būs 1 Tbps 2 un vēl vairāk. Nākotne rādīs.

Daudzsološas magnētiskās ierakstīšanas tehnoloģijas

Perpendikulārās ierakstīšanas tehnoloģija pašlaik tiek aktīvi izstrādāta, un tā joprojām ir tālu no ierakstīšanas blīvuma robežvērtībām. Tomēr tas brīdis galu galā pienāks. Varbūt pat agrāk, nekā šķiet šobrīd. Tāpēc jau notiek pētījumi jaunu augstas veiktspējas magnētiskās ierakstīšanas tehnoloģiju atrašanas virzienā.

Viena no šādām tehnoloģijām ir termomagnētiskā ierakstīšana.HAMR (siltuma atbalstīta magnētiskā ierakstīšana), t.i. ierakstīšana ar datu nesēja priekšsildīšanu. Šī metode nodrošina īslaicīgu (1 pikosekundi) ierakstīšanas vides laukuma uzsildīšanu ar fokusētu lāzera staru - tāpat kā magnetooptiskajā ierakstā.Atšķirība starp tehnoloģijām izpaužas tajā, kā informācija tiek nolasīta no diska. Magneto-optiskajos diskos informāciju nolasa lāzera stars, kas darbojas ar mazāku jaudu nekā ierakstīšanas laikā, un ar termomagnētisko ierakstu informāciju nolasa magnētiskā galviņa tāpat kā no parastā cietā diska.Jā, un ieraksta blīvums šeit ir plānots daudz lielāks nekā magneto-optiskajos formātos MD , CD - MO vai DVD - MO - līdz 10 Tb/s 2 . Tāpēc šeit kā ierakstīšanas vide ir nepieciešami citi materiāli. Tagad par šādiem materiāliem tiek uzskatīti dažādi platīna, kobalta, neodīma, samārija un dažu citu elementu savienojumi: Fe 14 Nd 2 B, CoPt, FePt, Co 5 Sm utt. Šādi materiāli ir ļoti dārgi - gan to sastāvā iekļauto retzemju elementu augsto izmaksu dēļ, gan tehnoloģiskā procesa sarežģītības un augstās izmaksas dēļ to iegūšanai un uzklāšanai uz paredzētā nesēja pamatnes virsmas. . Lasīšanas/rakstīšanas galvas dizains tehnoloģijā HAMR arī tiek pieņemts, ka tas ir pilnīgi atšķirīgs no magnētiskā optiskā ieraksta: lāzeram jāatrodas tajā pašā pusē, kurā atrodas magnētiskā galva, nevis pretējā pusē, kā tas ir magnetooptiskajos reģistratoros (5.10. att.). Apkure ir jāveic līdz 100 grādiem pēc Celsija, nevis 180.

Vēl viens daudzsološs virziens magnētiskās ierakstīšanas attīstībā ir to materiālu izmantošana kā ierakstīšanas slānis, kurā daļiņas ir sakārtotas skaidri strukturētā domēnu masīvā ( Mazu raksta datu nesējs ). Izmantojot šo struktūru, katrs informācijas bits tiks saglabāts tikai vienā šūnas domēnā, nevis 70–100 domēnu masīvā (5.11. att.).

Šādu materiālu var vai nu mākslīgi izveidot, izmantojot fotolitogrāfiju (5.12. att.), vai arī var atrast sakausējumu ar piemērotu pašorganizējošu struktūru.

Pirmā metode, visticamāk, netiks izstrādāta, jo, lai iegūtu materiālu, kas ļauj ierakstīt ierakstīšanas blīvumu vismaz 1 Tbit / collā 2 , vienas daļiņas izmēram jābūt ne vairāk kā 12,5 nm. To nenodrošina ne esošā, ne tuvākajos 10 gados plānotā litogrāfijas tehnoloģija. Lai gan ir diezgan ģeniāli risinājumi, kas ļauj nenovērtēt šo pieeju.

Meklēt pašorganizējošus magnētiskos materiālus (SOMA - pašpasūtīts magnētiskais masīvs) ir ļoti daudzsološs virziens. Jau vairākus gadus Seagate eksperti ir norādījuši uz heksāna šķīdinātājā iztvaicētā FePt sakausējuma iezīmēm. Iegūtajam materiālam ir ideāli vienmērīga šūnu struktūra. Vienas šūnas izmērs ir 2,4 nm. Ņemot vērā, ka katram domēnam ir augsta stabilitāte, mēs varam runāt par pieņemamu ierakstīšanas blīvumu 40-50 Tbps līmenī 2 ! Šķiet, ka tas ir galīgais ierobežojums ierakstīšanai magnētiskos datu nesējos.

S

Nenoteiktības zonas

Rīsi. 5.6. Nenoteiktības zonas, kas rodas no garengriezuma ierakstīšanas

Ir signāls

Nav signāla

Rīsi. 5.7. Multivide ar paralēli (a)

un perpendikulāra (b) magnetizācija

Apakšslānis no mīksta magnētiska materiāla

Diska pamatne (Al)

Izlīdzinošais slānis ( NiP)

Ierakstīšanas slānis ar perpendikulāru magnetizāciju

aizsargslānis

Rīsi. 5.8. Cietā diska struktūra ar perpendikulāru

magnetizācija

Cietais magnētiskais ierakstīšanas slānis

Mīksts magnētiskais apakšslānis

Rīsi. 5.9. Ieraksts uz materiāla ar perpendikulu

magnetizācija

ierakstīšanas stabs

Atgriešanās staba stabs

Rīsi. 5.10. magneto-optiskā galva KAITĒJUMS

Rīsi. 5.11. BPM mikrostruktūra: 1 - apgabals, kas atbilst vienam informācijas bitam normālas ierakstīšanas laikā; 2 - masīvs, kura robežas sakrīt ar domēnu robežām; 3 - domēns, kas spēj saglabāt vienu datu bitu

Rīsi. 5.12. Ieraksta slānis iegūts, izmantojot fotolitogrāfiju

Informācija tiek ierakstīta magnētiskos datu nesējos pa koncentriskām trasēm. Dziesmas ir sadalītas sektoros (512 baiti disketei). Datu apmaiņa starp NMD un RAM tiek veikta secīgi nozares (klasteri).

Cietā diska virsma tiek uzskatīta par trīsdimensiju matricu, kuras izmēri ir virsmas skaitļi, cilindra numurs (celiņa numurs) un sektora numurs. Ar cilindru saprot visu sliežu ceļu kopumu, kas pieder dažādām virsmām un atrodas vienādā attālumā no rotācijas ass. Dati par to, kur diskā ir ierakstīts konkrēts fails, tiek glabāti diska sistēmas apgabalā.

Katrā diskā ir divi apgabali: sistēmisks un datus .

I. Diska sistēmas apgabals sastāv no trim sadaļām:

1. Galvenais sāknēšanas rekords (MBR - Master Boot Record), pats pirmais diska sektors, kas apraksta diska struktūru: kurš nodalījums (loģiskais disks) ir sistēmas nodalījums, cik nodalījumu ir šajā diskā, kāda izmēra tie ir;

2. Failu piešķiršanas tabula (FAT — failu piešķiršanas tabula). FAT šūnu skaits atbilst klasteru skaitam diskā (tās ir numurētas no 2 līdz N+1, kur N ir kopējais klasteru skaits diskā). Šūnu vērtības ir heksadecimālais kods, pēc kura var spriest par klastera stāvokli: vai nu tas ir bojāts (kods FFF1-FFF7), vai tas ir brīvs (0000), vai arī to izmanto fails (kods atbilst klastera numurs, kurā pašreizējais fails turpinās 0002-FFF0) vai satur faila pēdējo daļu (FFF8-FFFF).

3. Diska saknes direktorijs – failu un apakšdirektoriju saraksts ar to parametriem.

II. Datu apgabalā apakšdirektoriji un paši dati atrodas. Cietajā diskā katrā loģiskajā diskā tiek izveidots sistēmas apgabals.

Uz cietā diska klasteris ir minimālais adresējamais elements. Klastera izmērs, atšķirībā no sektora lieluma, nav stingri fiksēts (no 512 baitiem līdz 64 KB). Parasti tas ir atkarīgs no izmantotās failu sistēmas veida un diska ietilpības. Klasterus numurē lineārā secībā (no nulles celiņa pirmās kopas līdz pēdējā celiņa pēdējam klasterim).

Fiziski vienam failam piešķirtās kopas var atrasties jebkurā brīvā diska vietā un ne vienmēr ir blakus. Failus, kas tiek glabāti klasteros, kas izkaisīti pa visu disku, sauc par sadrumstalotiem.

Piemēram, Fails_1 var aizņemt 34., 35. un 47., 48. kopas, savukārt Fails_2 var aizņemt 36. un 49. kopas.

Piemēram, diviem iepriekš apskatītajiem failiem FAT tabulai no 1. līdz 54. šūnai ir šāda forma:

Faila File_1 piešķiršanas ķēde ir šāda: FAT sākotnējā 34. šūnā tiek saglabāta nākamā klastera adrese (35), nākamā 35. šūna saglabā 47, 47. šūna satur 48 un 48. šūna satur faila beigu zīme (TO).

Operētājsistēmas MS-DOS, OS/2, Windows 95 un citas izmanto failu sistēmu, kuras pamatā ir failu piešķiršanas tabulas (FAT tabulas). Failu piešķiršanas tabula), kas sastāv no 16 bitu laukiem. Šo failu sistēmu sauc par FAT16. Tas ļauj FAT tabulās ievietot ne vairāk kā 65 536 ierakstus (2 16) par datu uzglabāšanas vienību atrašanās vietu. 1 GB līdz 2 GB diskiem klastera garums ir 32 KB (64 sektori). Tas nav īpaši racionāls darba vietas izšķiešana, jo jebkurš fails (pat ļoti mazs) pilnībā aizņem visu klasteru, kas atbilst tikai vienam adreses ierakstam failu piešķiršanas tabulā. Pat ja fails ir pietiekami liels un atrodas vairākos klasteros, tā beigās joprojām ir atlikums, kas neefektīvi izšķiež visu klasteru.

Sākot ar Windows 98ģimenes operētājsistēmas Windows (Windows 98, Windows Me, Windows 2000, Windows XP) atbalstīt progresīvāku failu sistēmas versiju, kuras pamatā ir FAT tabulas - FAT32 ar 32 bitu laukiem failu piešķiršanas tabulā. Diskiem līdz 8 GB šī sistēma nodrošina klastera lielumu 4 KB (8 sektori).

Operētājsistēmas Windows NT un Windows XP spēj atbalstīt pilnīgi citu failu sistēmu - NTFS. Tajā failu glabāšana tiek organizēta atšķirīgi - pakalpojuma informācija tiek glabāta galvenajā failu tabulā (M.F.T.).Sistēmā NTFS klastera lielums nav atkarīgs no diska izmēra, un, iespējams, ļoti lieliem diskiem šai sistēmai vajadzētu darboties efektīvāk nekā FAT32. Tomēr, ņemot vērā mūsdienu datoru tipiskās īpašības, mēs varam teikt, ka šobrīd efektivitāte FAT32 un NTFS apmēram tāpat.

Cietais disks (HDD) \ HDD (cietais disks) \ cietais disks (nesējs) ir materiāls objekts, kas spēj uzglabāt informāciju.

Informācijas akumulatorus var klasificēt pēc šādām pazīmēm:

• informācijas uzglabāšanas metode: magnetoelektriskā, optiskā, magnetooptiskā;
• informācijas nesēja veids: diskdziņi uz disketēm un cietajiem magnētiskajiem diskiem, optiskie un magnētiskie-optiskie diski, magnētiskā lente, cietvielu atmiņas elementi;
• pieejas informācijai organizēšanas metode - tiešās, secīgās un bloķētās piekļuves piedziņas;
• informācijas uzglabāšanas ierīces veids - iebūvēta (iekšējā), ārējā, autonomā, mobilā (valkājama) utt.

Ievērojama daļa pašlaik izmantoto informācijas nesēju ir balstīti uz magnētiskiem nesējiem.

Cietā diska ierīce

Cietais disks satur plākšņu komplektu, kas visbiežāk ir metāla diski, kas pārklāti ar magnētisku materiālu - šķīvi (gamma ferīta oksīds, bārija ferīts, hroma oksīds ...) un savstarpēji savienoti, izmantojot vārpstu (vārpstu, asi).
Paši diski (apmēram 2 mm biezi) ir izgatavoti no alumīnija, misiņa, keramikas vai stikla. (skat. attēlu)

Ierakstīšanai tiek izmantotas abas disku virsmas. Lietots 4-9 plāksnes. Vārpsta griežas ar lielu nemainīgu ātrumu (3600-7200 apgr./min.)
Disku griešanās un galvu radikāla kustība tiek veikta, izmantojot 2 elektromotori.
Dati tiek rakstīti vai lasīti, izmantojot rakstīšanas/lasīšanas galviņas pa vienam katrai diska virsmai. Galvu skaits ir vienāds ar visu disku darba virsmu skaitu.

Informācijas ierakstīšana diskā tiek veikta stingri noteiktās vietās - koncentriski dziesmas (celiņi) . Trases ir sadalītas nozarēs. Viens sektors satur 512 baitus informācijas.

Datu apmaiņa starp RAM un NMD tiek veikta secīgi ar veselu skaitli (klasteri). klasteris- secīgu sektoru ķēdes (1,2,3,4,…)

Īpašs dzinējs izmantojot kronšteinu, novieto lasīšanas/rakstīšanas galviņu virs noteiktā celiņa (pārvieto to radiālā virzienā).
Kad disks tiek pagriezts, galva atrodas virs vēlamā sektora. Ir acīmredzams, ka visas galviņas pārvietojas vienlaicīgi un nolasīšanas galviņas pārvietojas vienlaicīgi un nolasa informāciju no tiem pašiem celiņiem dažādos diskos no tiem pašiem celiņiem dažādos diskos.

Tiek izsaukti cietā diska ieraksti ar vienādu kārtas numuru dažādos cietajos diskos cilindrs .
Lasīšanas/rakstīšanas galviņas pārvietojas pa šķīvja virsmu. Jo tuvāk galva atrodas diska virsmai, tai nepieskaroties, jo lielāks ir pieļaujamais ieraksta blīvums.

Cietā diska ierīce

Informācijas lasīšanas un rakstīšanas magnētiskais princips

magnētiskās ierakstīšanas princips

Informācijas ierakstīšanas un reproducēšanas procesu fiziskie pamati magnētiskajos nesējos tika ielikti fiziķu M. Faradeja (1791 - 1867) un D. K. Maksvela (1831 - 1879) darbos.

Magnētiskajos datu nesējos digitālais ieraksts tiek veikts uz magnētiski jutīga materiāla. Pie šādiem materiāliem pieder dažas dzelzs oksīdu šķirnes, niķelis, kobalts un tā savienojumi, sakausējumi, kā arī magnetoplasti un magnetoelasti ar viskozu plastmasu un gumiju, mikropulvera magnētiskie materiāli.

Magnētiskais pārklājums ir vairākus mikrometrus biezs. Pārklājums tiek uzklāts uz nemagnētiskas pamatnes, kas ir dažādas plastmasas magnētiskajām lentēm un disketēm, kā arī alumīnija sakausējumi un kompozītmateriāli cietajiem diskiem. Diska magnētiskajam pārklājumam ir domēna struktūra, t.i. sastāv no daudzām magnetizētām sīkām daļiņām.

Magnētiskais domēns (no latīņu dominium — īpašums) - tas ir mikroskopisks, vienmērīgi magnetizēts reģions feromagnētiskajos paraugos, kas atdalīts no blakus esošajiem reģioniem ar plāniem pārejas slāņiem (domēna sienām).

Ārējā magnētiskā lauka ietekmē domēnu iekšējie magnētiskie lauki ir orientēti atbilstoši magnētiskā lauka līniju virzienam. Pēc ārējā lauka darbības pārtraukšanas uz domēna virsmas veidojas atlikušās magnetizācijas zonas. Pateicoties šai īpašībai, informācija tiek glabāta magnētiskā nesējā, uz kuru iedarbojas magnētiskais lauks.

Ierakstot informāciju, tiek izveidots ārējs magnētiskais lauks, izmantojot magnētisko galviņu. Informācijas nolasīšanas procesā atlikušās magnetizācijas zonas, kas atrodas pretī magnētiskajai galvai, lasīšanas laikā inducē tajā elektromotora spēku (EMF).

Shēma ierakstīšanai un nolasīšanai no magnētiskā diska ir dota 3.1. attēlā EML virziena izmaiņas noteiktā laika periodā tiek identificētas ar bināro vienību, un šo izmaiņu neesamību identificē ar nulli. Šo laika periodu sauc bitu elements.

Magnētiskā nesēja virsma tiek uzskatīta par punktu pozīciju secību, no kurām katra ir saistīta ar mazliet informācijas. Tā kā šo pozīciju atrašanās vieta nav precīzi noteikta, ierakstīšanai ir nepieciešamas iepriekš uzliktas atzīmes, lai palīdzētu atrast vajadzīgās ierakstīšanas pozīcijas. Lai lietotu šādas sinhronizācijas atzīmes, disks jāsadala celiņos.
un nozares - formatēšana.

Ātras piekļuves organizēšana informācijai diskā ir svarīgs solis datu glabāšanā. Tiešsaistes piekļuve jebkurai diska virsmas daļai tiek nodrošināta, pirmkārt, nodrošinot tai ātru rotāciju un, otrkārt, pārvietojot magnētisko lasīšanas/rakstīšanas galviņu pa diska rādiusu.
Diskete griežas ar ātrumu 300-360 apgr./min, bet cietais disks - 3600-7200 apgr./min.

Cietā diska loģiskā vienība

Magnētiskais disks sākotnēji nav gatavs darbam. Lai tas būtu darba stāvoklī, tam jābūt formatēts, t.i. jāizveido diska struktūra.

Diska struktūra (marķējums) tiek izveidota formatēšanas procesā.

Formatēšana magnētiskajiem diskiem ir 2 posmi:

1. fiziskais formatējums (zems līmenis)
2. loģisks (augsts līmenis).

Fiziskās formatēšanas laikā diska darba virsma tiek sadalīta atsevišķās zonās, ko sauc sektoros, kas atrodas pa koncentriskiem apļiem – celiņiem.

Papildus tiek noteikti datu ierakstīšanai nepiemēroti sektori, tie tiek atzīmēti kā slikti lai izvairītos no to lietošanas. Katrs sektors ir mazākā datu vienība diskā, un tai ir sava adrese tiešai piekļuvei. Sektora adrese ietver diska sānu numuru, celiņa numuru un celiņa sektora numuru. Ir iestatīti diska fiziskie parametri.

Parasti lietotājam nav jānodarbojas ar fizisko formatēšanu, jo vairumā gadījumu cietie diski tiek piegādāti formatēti. Vispārīgi runājot, tas jādara specializētam servisa centram.

Zema līmeņa formatēšana jāveic šādos gadījumos:

• ja ir kļūme nulles celiņā, radot problēmas, bootējot no cietā diska, bet pats disks ir pieejams, bootējot no disketes;
• ja atgriežaties darba stāvoklī vecu disku, piemēram, pārkārtojot no bojāta datora.
• ja izrādījās, ka disks ir formatēts darbam ar citu operētājsistēmu;
• ja disks pārstāja darboties normāli un visas atkopšanas metodes nedeva pozitīvus rezultātus.

Ņemiet vērā, ka fiziskais formatējums ir ļoti spēcīga darbība.- to izpildot, diskā saglabātie dati tiks pilnībā izdzēsti un tos atjaunot būs pilnīgi neiespējami! Tāpēc nesāciet zema līmeņa formatēšanu, ja vien neesat pārliecināts, ka esat saglabājis visus svarīgos datus no cietā diska!

Kad esat veicis zema līmeņa formatēšanu, seko nākamā darbība - cietā diska nodalījuma izveide vienā vai vairākos loģiskie diskdziņi - labākais veids, kā tikt galā ar diskā izkaisīto direktoriju un failu neskaidrību.

Nepievienojot sistēmai aparatūras elementus, jūs iegūsit iespēju strādāt ar vairākām viena cietā diska daļām, tāpat kā ar vairākiem diskdziņiem.
Tas nepalielina diska ietilpību, bet jūs varat ievērojami uzlabot tā organizāciju. Turklāt dažādām operētājsistēmām var izmantot dažādus loģiskos diskus.

Plkst loģiskais formatējums nesēja galīgā sagatavošana datu glabāšanai notiek, loģiskā diska vietas organizēšanā.
Disks tiek sagatavots failu ierakstīšanai sektoros, kas izveidoti ar zema līmeņa formatējumu.
Pēc diska sadalījuma tabulas izveidošanas seko nākamais solis - atsevišķu sadalījuma daļu, turpmāk tekstā loģiskie diski, loģiskā formatēšana.

loģiskais disks ir noteikta cietā diska zona, kas darbojas tāpat kā atsevišķs disks.

Loģiskā formatēšana ir daudz vienkāršāks process nekā zema līmeņa formatēšana.
Lai to izdarītu, sāknējiet no disketes, kurā ir utilīta FORMAT.
Ja jums ir vairāki loģiskie diskdziņi, formatējiet tos pa vienam.

Loģiskā formatēšanas procesā disks tiek piešķirts sistēmas apgabals kas sastāv no 3 daļām:

• sāknēšanas sektors un nodalījuma tabula (sāknēšanas ieraksts)
• failu piešķiršanas tabulas (FAT), kas ieraksta celiņu un sektoru skaitu, kuros tiek glabāti faili
• saknes direktorijs (Root Directory).

Informācijas ierakstīšana tiek veikta pa daļām, izmantojot klasteru. Vienā klasterī nevar būt 2 dažādi faili.
Turklāt šajā posmā diskam var piešķirt nosaukumu.

Cieto disku var sadalīt vairākos loģiskajos diskos un otrādi 2 cietos diskus var apvienot vienā loģiskajā diskā.

Cietajā diskā ieteicams izveidot vismaz divus nodalījumus (divus loģiskos diskus): viens no tiem ir rezervēts operētājsistēmai un programmatūrai, otrs disks ir paredzēts tikai lietotāja datiem. Tādējādi dati un sistēmas faili tiek glabāti atsevišķi viens no otra, un operētājsistēmas kļūmes gadījumā lietotāja datu saglabāšanas iespējamība ir daudz lielāka.

Cietā diska īpašības

Cietie diski (cietie diski) atšķiras viens no otra ar šādiem raksturlielumiem:

1. jaudu
2. ātrums - datu piekļuves laiks, informācijas lasīšanas un rakstīšanas ātrums.
3. interfeiss (savienojuma metode) - kontrollera veids, kuram jāpievieno cietais disks (visbiežāk IDE / EIDE un dažādas SCSI opcijas).
4. citas funkcijas

1. Jauda- informācijas apjoms, kas ietilpst diskā (nosaka pēc ražošanas tehnoloģijas līmeņa).
Mūsdienās jauda ir 500–2000 vai vairāk GB. Vietas cietajā diskā nekad nav pietiekami daudz.

2. Darba ātrums (veiktspēja) Diskam ir raksturīgi divi indikatori: diska piekļuves laiks un diska lasīšanas/rakstīšanas ātrums.

Piekļuves laiks - laiks, kas nepieciešams, lai pārvietotu (novietotu) lasīšanas / rakstīšanas galviņas uz vēlamo celiņu un sektoru.
Vidējais raksturīgais piekļuves laiks starp diviem nejauši atlasītiem ierakstiem ir aptuveni 8–12 ms (milisekundes), ātrākiem diskiem laiks ir 5–7 ms.
Pārejas laiks uz blakus esošo sliežu ceļu (blakus esošu cilindru) ir mazāks par 0,5–1,5 ms. Tāpat ir vajadzīgs laiks, lai pagrieztos uz pareizo sektoru.
Kopējais diska rotācijas laiks mūsdienu cietajiem diskiem ir 8 - 16 ms, vidējais sektora gaidīšanas laiks ir 3-8 ms.
Jo īsāks piekļuves laiks, jo ātrāk disks darbosies.

Lasīšanas/rakstīšanas ātrums(I/O joslas platums) vai datu pārraides ātrums (pārsūtīšana)- secīgo datu pārsūtīšanas laiks ir atkarīgs ne tikai no diska, bet arī no tā kontrollera, kopņu tipiem, procesora ātruma. Lēnu disku ātrums ir 1,5-3 Mb / s, ātrajiem 4-5 Mb / s, jaunākajiem 20 Mb / s.
Cietie diski ar SCSI interfeisu atbalsta griešanās ātrumu 10 000 apgr./min. un vidējais meklēšanas laiks 5ms, datu pārraides ātrums 40-80 Mb/s.

3.Cietā diska interfeisa standarts — t.i. kontrollera veids, kuram jāpievieno cietais disks. Tas atrodas uz mātesplates.
Ir trīs galvenās savienojuma saskarnes

1. IDE un tā dažādie varianti

IDE (Integrated Disk Electronics) vai (ATA) Advanced Technology Attachment
Priekšrocības - vienkāršība un zemas izmaksas

Pārraides ātrums: 8,3, 16,7, 33,3, 66,6, 100 Mbps. Attīstoties datiem, interfeiss atbalsta ierīču saraksta paplašināšanu: cietais disks, super diskete, magnētiskā optika,
NML, CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, LS-120, ZIP.

Tiek ieviesti daži paralēlizācijas elementi (gneuing un atvienošana/atkārtota savienošana), datu integritātes kontrole pārraides laikā. Galvenais IDE trūkums ir neliels pievienoto ierīču skaits (ne vairāk kā 4), kas nepārprotami nav pietiekami augstas klases personālajam datoram.
Šodien IDE saskarnes ir pārgājušas uz jaunajiem Ultra ATA apmaiņas protokoliem. Ievērojami palieliniet caurlaidspēju
4. režīms un DMA (Direct Memory Access) 2. režīms ļauj pārsūtīt datus ar ātrumu 16,6 Mb/s, tomēr faktiskais datu pārraides ātrums būtu daudz mazāks.
Ultra DMA/33 un Ultra DMA/66 standarti izstrādāti 98. gada februārī. Quantum ir 3 darbības režīmi attiecīgi 0,1,2 un 4, otrajā režīmā multivide atbalsta
pārsūtīšanas ātrums 33Mb/s. (Ultra DMA/33 2. režīms) Šo lielo ātrumu var sasniegt, tikai veicot apmaiņu ar atmiņas buferi. Lai izmantotu priekšrocības
Ultra DMA standartiem jāatbilst 2 nosacījumiem:

1. aparatūras atbalsts mātesplatē (čipsetā) un paša diska sānos.

2. Lai atbalstītu Ultra DMA režīmu, tāpat kā citus DMA (tiešā atmiņa Piekļuve tiešai atmiņai).

Nepieciešams īpašs draiveris dažādām mikroshēmām. Parasti tie ir iekļauti sistēmas platē, ja nepieciešams, to var "lejupielādēt"
no interneta no mātesplates ražotāja vietnes.

Ultra DMA standarts ir savietojams ar iepriekšējiem lēnākiem kontrolleriem.
Šodienas versija: Ultra DMA/100 (2000. gada beigas) un Ultra DMA/133 (2001. g.).

SATA
IDE (ATA) aizstāšana ar citu Fireware (IEEE-1394) ātrgaitas seriālo kopni. Jauno tehnoloģiju izmantošana ļaus palielināt pārraides ātrumu līdz 100Mb/s,
palielina sistēmas uzticamību, tas ļaus instalēt ierīces, neiekļaujot datoru, kas ATA interfeisā ir absolūti neiespējami.

SCSI (mazo datoru sistēmas interfeiss)- ierīces ir 2 reizes dārgākas nekā parastās, tām nepieciešams īpašs kontrolieris mātesplatē.
Izmanto serveriem, publicēšanas sistēmām, CAD. Nodrošina augstāku veiktspēju (ātrums līdz 160 Mb/s), plašu pieslēgto atmiņas ierīču klāstu.
SCSI kontrolleris jāiegādājas kopā ar atbilstošo disku.

SCSI priekšrocība salīdzinājumā ar IDE – elastība un veiktspēja.
Elastīgums ir saistīts ar lielu pievienoto ierīču skaitu (7–15), bet IDE (maksimums 4) — garāks kabeļa garums.
Veiktspēja – liels pārsūtīšanas ātrums un iespēja apstrādāt vairākus darījumus vienlaicīgi.

1. Ultra SCSI 2/3 (Fast-20) līdz 40 Mb/s

2. Vēl viena SCSI interfeisa tehnoloģija ar nosaukumu Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL) ļauj pieslēgt līdz 100Mbps, kabeļa garums ir līdz 30 metriem. FC-AL tehnoloģija ļauj veikt "karsto" savienojumu, t.i. atrodoties ceļā, ir papildu līnijas kļūdu kontrolei un labošanai (tehnoloģija ir dārgāka nekā parastais SCSI).

4. Citas mūsdienu cieto disku iespējas

Milzīgs cieto disku modeļu klāsts apgrūtina pareizā izvēle.
Papildus nepieciešamajai jaudai ļoti svarīga ir arī veiktspēja, ko galvenokārt nosaka tā fiziskās īpašības.
Šādi raksturlielumi ir vidējais meklēšanas laiks, griešanās ātrums, iekšējais un ārējais pārsūtīšanas ātrums, kešatmiņas lielums.

4.1 Vidējais meklēšanas laiks.

Cietais disks pavada kādu laiku, lai pārvietotu pašreizējās pozīcijas magnētisko galvu uz jaunu, kas nepieciešams nākamās informācijas nolasīšanai.
Katrā konkrētā situācijā šis laiks ir atšķirīgs, atkarībā no attāluma, kādā galvai jāpārvietojas. Parasti specifikācijās ir norādītas tikai vidējās vērtības, un dažādu uzņēmumu izmantotie vidējās vērtības noteikšanas algoritmi parasti atšķiras, tāpēc tieša salīdzināšana ir sarežģīta.

Piemēram, Fujitsu, Western Digital iziet cauri visiem iespējamiem celiņu pāriem, Maxtor un Quantum izmanto brīvpiekļuves metodi. Iegūto rezultātu var vēl vairāk pielāgot.

Meklēšanas laika vērtība rakstīšanai bieži ir nedaudz lielāka nekā lasīšanai. Daži ražotāji savās specifikācijās norāda tikai zemāko vērtību (lasīšanai). Jebkurā gadījumā papildus vidējām vērtībām ir lietderīgi ņemt vērā maksimālo (visā diskā),
un minimālais (tas ir, no celiņa uz celiņu) meklēšanas laiks.

4.2 Rotācijas ātrums

No piekļuves ātruma vēlamajam ieraksta fragmentam griešanās ātrums ietekmē tā sauktā slēptā laika vērtību, kas, lai disks pagrieztos uz magnētisko galvu ar vēlamo sektoru.

Šī laika vidējā vērtība atbilst pusei diska apgrieziena un ir 8,33 ms pie 3600 apgr./min, 6,67 ms pie 4500 apgr./min, 5,56 ms pie 5400 apgr./min, 4,17 ms pie 7200 apgr./min.

Slēptā laika vērtība ir salīdzināma ar vidējo uzmeklēšanas laiku, tāpēc dažos režīmos tai var būt tāda pati, ja ne lielāka, veiktspējas ietekme.

4.3. Iekšējais datu pārraides ātrums

Ātrums, ar kādu dati tiek ierakstīti diskā vai nolasīti no tā. Zonas ierakstīšanas dēļ tam ir mainīga vērtība - augstāka ārējās trasēs un zemāka iekšējos.
Strādājot ar gariem failiem, daudzos gadījumos tieši šis parametrs ierobežo pārsūtīšanas ātrumu.

4.4 Ārējais datu pārraides ātrums

- ātrums (maksimums), ar kādu dati tiek pārraidīti caur saskarni.

Tas ir atkarīgs no saskarnes veida un visbiežāk tam ir fiksētas vērtības: 8.3; 11,1; 16,7 Mb/s uzlabotajam IDE (PIO Mode2, 3, 4); 33,3 66,6 100 Ultra DMA; Attiecīgi 5, 10, 20, 40, 80, 160 Mb/s sinhronajam SCSI, Fast SCSI-2, FastWide SCSI-2 Ultra SCSI (16 biti).

4.5. Cietā diska kešatmiņa un tā lielums (diska buferis).

Kešatmiņas (iekšējā bufera) apjoms un organizācija var būtiski ietekmēt cietā diska veiktspēju. Tāpat kā parastajai kešatmiņai,
produktivitātes pieaugums pēc noteikta apjoma sasniegšanas strauji palēninās.

Liela segmentēta kešatmiņa ir svarīga augstas veiktspējas SCSI diskdziņiem, ko izmanto daudzuzdevumu vidēs. Jo vairāk kešatmiņas, jo ātrāks cietais disks (128-256Kb).

Katra parametra ietekmi uz kopējo veiktspēju ir diezgan grūti izolēt.

Prasības cietajam diskam

Galvenā prasība diskiem ir tāda, ka darbības uzticamību garantē ilgs komponentu kalpošanas laiks 5-7 gadi; laba statistika, proti:

• vidējais laiks starp atteicēm nav mazāks par 500 tūkstošiem stundu (augstākā klase ir 1 miljons stundu vai vairāk.)
• iebūvēta diska mezglu stāvokļa aktīvās uzraudzības sistēma SMART /paškontroles analīzes un ziņojumu tehnoloģija.

Tehnoloģija GUDRS. (Paškontroles analīzes un ziņošanas tehnoloģija) ir atvērts nozares standarts, ko vienā reizē izstrādāja Compaq, IBM un vairāki citi cieto disku ražotāji.

Šīs tehnoloģijas jēga slēpjas cietā diska iekšējā pašdiagnostikā, kas ļauj novērtēt tā pašreizējo stāvokli un informēt par iespējamām nākotnes problēmām, kas var novest pie datu zuduma vai diska kļūmes.

Visu diska svarīgo elementu stāvoklis tiek pastāvīgi uzraudzīts:
galvas, darba virsmas, elektromotors ar vārpstu, elektronikas bloks. Piemēram, ja tiek konstatēta signāla vājināšanās, informācija tiek pārrakstīta un notiek tālāka novērošana.
Ja signāls atkal vājinās, dati tiek pārsūtīti uz citu vietu, un šis klasteris tiek novietots kā bojāts un nepieejams, un tā vietā tiek darīts pieejams cits klasteris no diska rezerves.

Strādājot ar cieto disku, jāievēro temperatūras režīms, kurā disks darbojas. Ražotāji garantē bez traucējumiem cietā diska darbību pie tā apkārtējās vides temperatūras robežās no 0C līdz 50C, lai gan principā bez nopietnām sekām robežas var mainīt vismaz par 10 grādiem abos virzienos.
Pie lielām temperatūras novirzēm var neveidoties vajadzīgā biezuma gaisa sprauga, kas novedīs pie magnētiskā slāņa bojājumiem.

Kopumā HDD ražotāji diezgan lielu uzmanību pievērš savu produktu uzticamībai.

Galvenā problēma ir svešu daļiņu iekļūšana diskā.

Salīdzinājumam: tabakas dūmu daļiņa ir divas reizes lielāka par attālumu starp virsmu un galvu, cilvēka matu biezums ir 5-10 reizes lielāks.
Galvai tikšanās ar šādiem priekšmetiem radīs spēcīgu triecienu un rezultātā daļēju bojājumu vai pilnīgu neveiksmi.
Ārēji tas ir pamanāms kā liela skaita regulāri sakārtotu nelietojamu kopu parādīšanās.

Bīstami ir īslaicīgi lieli paātrinājumi (pārslodzes), kas rodas triecienu, kritienu u.c. laikā. Piemēram, no sitiena galva strauji atsitas pret magnētisko
slāni un izraisa tā iznīcināšanu attiecīgajā vietā. Vai, gluži pretēji, tas vispirms pārvietojas pretējā virzienā, un pēc tam, iedarbojoties elastīgam spēkam, tas kā atspere atsitas pret virsmu.
Rezultātā korpusā parādās magnētiska pārklājuma daļiņas, kas atkal var sabojāt galvu.

Jums nevajadzētu domāt, ka centrbēdzes spēka ietekmē tie aizlidos no diska - magnētiskā slāņa
tos stingri ievelk. Principā sekas nav pats trieciens (var kaut kā samierināties ar noteikta skaita klasteru zaudēšanu), bet gan fakts, ka šajā gadījumā veidojas daļiņas, kas noteikti radīs papildu bojājumus diskam.

Lai novērstu šādus ļoti nepatīkamus gadījumus, dažādas firmas ķeras pie visdažādākajiem trikiem. Papildus vienkāršai diska komponentu mehāniskās izturības palielināšanai tiek izmantota arī inteliģentā S.M.A.R.T. tehnoloģija, kas uzrauga ierakstīšanas uzticamību un datu drošību datu nesējā (skatīt iepriekš).

Faktiski disks vienmēr nav formatēts līdz pilnai ietilpībai, ir zināma rezerve. Tas galvenokārt ir saistīts ar faktu, ka praktiski nav iespējams izgatavot nesēju
uz kuriem absolūti visa virsma būtu kvalitatīva, noteikti būs slikti klasteri (bojāti). Formatējot disku zemā līmenī, tā elektronika tiek konfigurēta tā, lai
lai tas apietu šīs neveiksmīgās vietas un lietotājam būtu pilnīgi neredzams, ka datu nesējam ir defekts. Bet, ja tie ir redzami (piemēram, pēc formatēšanas
utilīta parāda to numuru, kas nav nulle), tad tas jau ir ļoti slikti.

Ja garantija nav beigusies (un, manuprāt, vislabāk ir iegādāties HDD ar garantiju), tad nekavējoties brauciet pie pārdevēja un pieprasiet nomaiņas datu nesēju vai naudas atmaksu.
Pārdevējs, protams, uzreiz sāks stāstīt, ka pāris sliktas sadaļas vēl nav pamats bažām, bet neticiet viņam. Kā jau minēts, šis pāris, visticamāk, radīs daudz vairāk citu, un pēc tam parasti ir iespējama pilnīga cietā diska kļūme.

Disks ir īpaši jutīgs pret bojājumiem darba stāvoklī, tāpēc nevajadzētu novietot datoru vietā, kur tas var tikt pakļauts dažādiem triecieniem, vibrācijām utt.

Cietā diska sagatavošana darbam

Sāksim no paša sākuma. Pieņemsim, ka cietā diska diskdzini un tam pievienoto kabeli iegādājāties atsevišķi no datora.
(Fakts ir tāds, ka, pērkot saliktu datoru, jūs saņemsiet lietošanai sagatavotu disku).

Daži vārdi par to, kā rīkoties. Cietais disks ir ļoti sarežģīts produkts, kurā papildus elektronikai ir arī precīza mehānika.
Tāpēc ar to ir jārīkojas uzmanīgi – triecieni, kritieni un spēcīga vibrācija var sabojāt tā mehānisko daļu. Parasti piedziņas panelī ir daudz maza izmēra elementu, un tas nav noslēgts ar spēcīgiem vākiem. Šī iemesla dēļ jums vajadzētu rūpēties par tā drošību.
Pirmā lieta, kas jādara, saņemot cieto disku, ir jāizlasa dokumentācija, kas tika piegādāta kopā ar to - tajā noteikti būs daudz noderīgas un interesantas informācijas. To darot, jums jāpievērš uzmanība šādiem punktiem:

• džemperu klātbūtne un iestatīšanas iespējas, kas nosaka diska iestatījumu (instalēšanu), piemēram, definējot šādu parametru kā diska fizisko nosaukumu (tie var būt, bet var nebūt),
• galviņu, cilindru, sektoru skaits diskos, priekškompensācijas līmenis un diska veids. Šie dati jāievada, reaģējot uz datora iestatīšanas programmas (iestatīšanas) uzvedni.
  Visa šī informācija būs nepieciešama, formatējot disku un sagatavojot iekārtu darbam ar to.
• Ja dators pats nenosaka jūsu cietā diska parametrus, lielāka problēma būs tāda diska uzstādīšana, kuram nav dokumentācijas.
  Lielākajā daļā cieto disku var atrast etiķetes ar ražotāja nosaukumu, ierīces veidu (zīmolu), kā arī ierakstu tabulu, kuras nav atļauts izmantot.
  Turklāt diskdzinī var būt informācija par galvu, cilindru un sektoru skaitu un iepriekšējās kompensācijas līmeni.

Taisnības labad gan jāsaka, ka nereti uz diska ir ierakstīts tikai tā nosaukums. Bet pat šajā gadījumā jūs varat atrast nepieciešamo informāciju vai nu direktorijā,
vai zvanot uzņēmuma pārstāvim. Ir svarīgi saņemt atbildes uz trim jautājumiem:

• Kā jāiestata džemperi, lai disku izmantotu kā galveno/pakalpojumu?
• cik cilindru, galviņu, sektoru vienā sliedē, kāda ir priekškompensācijas vērtība?
• Kura veida disks no ROM BIOS ir vispiemērotākais šim diskdzinī?

Izmantojot šo informāciju, varat turpināt cietā diska instalēšanu.

Lai datorā instalētu cieto disku, rīkojieties šādi:

1. Atvienojiet visu sistēmas bloku no barošanas avota, noņemiet vāku.
2. Pievienojiet cietā diska kabeli mātesplates kontrollerim. Ja instalējat otru disku, varat izmantot kabeli no pirmā, ja tam ir papildu savienotājs, taču jāatceras, ka dažādu cieto disku ātrums tiks lēnām salīdzināts virzienā.
3. Ja nepieciešams, pārslēdziet džemperus atbilstoši cietā diska izmantošanai.
4. Uzstādiet disku brīvā vietā un pievienojiet kabeli no kontroliera uz tāfeles ar cietā diska savienotāju ar sarkanu svītru uz barošanas avotu, barošanas avota kabeli.
5. Droši piestipriniet cieto disku ar četrām skrūvēm no abām pusēm, ievietojiet kabeļus kārtīgi / taupīgi datora iekšpusē, lai, aizverot vāku, tos nesagrieztu,
6. Aizveriet sistēmas bloku.
7. Ja dators pats neatklāja cieto disku, mainiet datora konfigurāciju, izmantojot utilītu Setup, lai dators zinātu, ka tam ir pievienota jauna ierīce.

Cieto disku ražotāji

Vienādas ietilpības (bet dažādu ražotāju) cietajiem diskiem parasti ir vairāk vai mazāk līdzīgi raksturlielumi, un atšķirības izpaužas galvenokārt korpusa dizainā, formas faktorā (citiem vārdiem sakot, izmēriem) un garantijas termiņā. Turklāt pēdējais ir īpaši jāpiemin: informācijas izmaksas mūsdienu cietajā diskā bieži vien ir daudzkārt lielākas nekā tā cena.

Ja jūsu disks sabojājas, mēģinājums to salabot bieži vien nozīmē tikai jūsu datu pakļaušanu papildu riskam.
Daudz saprātīgāks veids ir bojāto ierīci aizstāt ar jaunu.
Lauvas tiesu cieto disku Krievijas (un ne tikai) tirgū veido IBM, Maxtor, Fujitsu, Western Digital (WD), Seagate, Quantum produkti.

ražotāja nosaukums, kas ražo šāda veida disku,

Korporācija Quantum (www. quantum. com.), dibināta 1980. gadā, ir viens no veterāniem disku krātuves tirgū. Uzņēmums ir pazīstams ar saviem inovatīviem tehniskajiem risinājumiem, kuru mērķis ir uzlabot cieto disku uzticamību un veiktspēju, diska piekļuves laiku un diska lasīšanas/rakstīšanas ātrumu, spēju informēt par iespējamām nākotnes problēmām, kas var novest pie datu zuduma vai diska kļūmes.

- Viena no Quantum patentētajām tehnoloģijām ir SPS (Shock Protection System), kas paredzēta diska aizsardzībai pret triecieniem.

- iebūvēta DPS (Data Protection System) programma, kas paredzēta, lai saglabātu visdārgākos - tajos saglabātos datus.

Korporācija Western Digital (www.wdс.com.) ir arī viens no vecākajiem diskdziņu ražošanas uzņēmumiem, kas savā vēsturē ir zinājis savus kāpumus un kritumus.
Uzņēmums nesen ir spējis ieviest jaunākās tehnoloģijas savos diskos. Starp tiem ir vērts atzīmēt mūsu pašu izstrādāto - Data Lifeguard tehnoloģiju, kas ir S.M.A.R.T. tālāka attīstība. Tas mēģina loģiski pabeigt ķēdi.

Saskaņā ar šo tehnoloģiju diska virsma tiek regulāri skenēta periodā, kad sistēma to neizmanto. Tas nolasa datus un pārbauda to integritāti. Ja piekļuves procesā tiek konstatētas problēmas, dati tiek pārsūtīti uz citu sektoru.
Informācija par zemas kvalitātes sektoriem tiek ierakstīta iekšējo defektu sarakstā, kas ļauj izvairīties no rakstīšanas uz sliktiem sektoriem nākotnē.

Stingrs Seagate (www.seagate.com)ļoti slavens mūsu tirgū. Starp citu, iesaku tieši šīs firmas cietos diskus, jo tie ir uzticami un izturīgi.

1998. gadā viņa piedzīvoja jaunu atgriešanos, izdodot Medalist Pro disku sēriju.
ar griešanās ātrumu 7200 apgr./min., izmantojot šim nolūkam īpašus gultņus. Iepriekš šis ātrums tika izmantots tikai SCSI interfeisa diskos, kas palielināja veiktspēju. Tajā pašā sērijā tiek izmantota SeaShield System tehnoloģija, kas paredzēta, lai uzlabotu diska un tajā saglabāto datu aizsardzību pret elektrostatisko un triecienu ietekmi. Tajā pašā laikā tiek samazināta arī elektromagnētiskā starojuma ietekme.

Visi ražotie diski atbalsta S.M.A.R.T.
Seagate jaunajos diskos ir iekļauta uzlabota SeaShield sistēmas versija ar vairāk funkcijām.
Zīmīgi, ka Seagate pretendēja uz nozarē augstāko atjauninātās sērijas triecienizturību - 300G nedarbojoties.

Stingrs IBM (www.storage.ibm.com) lai gan tas vēl nesen nebija galvenais piegādātājs Krievijas cieto disku tirgū, tas ātri ieguva labu reputāciju ar saviem ātrajiem un uzticamajiem cietajiem diskiem.

Stingrs Fujitsu (www.fujitsu.com) ir liels un pieredzējis ne tikai magnētisko, bet arī optisko un magnētisko-optisko disku disku ražotājs.
Tiesa, uzņēmums nekādā gadījumā nav līderis cieto disku ar IDE interfeisu tirgū: tā kontrolē (pēc dažādiem pētījumiem) aptuveni 4% no šī tirgus, un tā galvenās intereses ir SCSI ierīču jomā.

Terminoloģiskā vārdnīca

Tā kā daži piedziņas elementi, kuriem ir svarīga loma tās darbībā, bieži tiek uztverti kā abstrakti jēdzieni, tālāk sniegts svarīgāko terminu skaidrojums.

Piekļuves laiks ir laiks, kas nepieciešams, lai cietais disks meklētu un pārsūtītu datus uz atmiņu vai no tās.
Cieto disku veiktspēju bieži nosaka piekļuves (iegūšanas) laiks.

Klasteris (Сluster)- mazākā vietas vienība, ar kuru OS strādā failu atrašanās vietu tabulā. Parasti klasteris sastāv no 2-4-8 vai vairāk sektoriem.
Sektoru skaits ir atkarīgs no diska veida. Klasteru meklēšana atsevišķu sektoru vietā laika gaitā samazina operētājsistēmas izmaksas. Lieli klasteri nodrošina ātrāku veiktspēju
disku, jo klasteru skaits šajā gadījumā ir mazāks, bet vieta (vieta) diskā tiek izmantota sliktāk, jo daudzi faili var būt mazāki par klasteru un atlikušie klastera baiti netiek izmantoti.

Kontrolieris (CU) (kontrolieris)- shēmas, kas parasti atrodas uz paplašināšanas plates, kas kontrolē cietā diska darbību, tostarp galvas pārvietošanu un datu lasīšanu un rakstīšanu.

Cilindrs (Cilindrs)- Dziesmas, kas atrodas viena pret otru visu disku visās pusēs.

Piedziņas galva- mehānisms, kas pārvietojas pa cietā diska virsmu un nodrošina datu elektromagnētisko ierakstīšanu vai nolasīšanu.

Failu piešķiršanas tabula (FAT)- operētājsistēmas ģenerēts ieraksts, kas reģistrē katra faila atrašanās vietu diskā un to, kuri sektori tiek izmantoti un kuri var brīvi ierakstīt tajos jaunus datus.

Galvas sprauga ir attālums starp diskdziņa galvu un diska virsmu.

Interleave- attiecības starp diska rotācijas ātrumu un sektoru organizēšanu diskā. Parasti diska griešanās ātrums pārsniedz datora spēju saņemt datus no diska. Kamēr kontrolieris nolasa datus, nākamais seriālais sektors jau ir pagājis garām. Tāpēc dati tiek ierakstīti diskā, izmantojot vienu vai divus sektorus. Ar speciālas programmatūras palīdzību, formatējot disku, var mainīt svītrojumu secību.

Loģiskā piedziņa- noteiktas cietā diska darba virsmas daļas, kuras tiek uzskatītas par atsevišķiem diskdziņiem.
Dažus loģiskos diskus var izmantot citām operētājsistēmām, piemēram, UNIX.

Autostāvvieta- diskdziņa galviņu pārvietošana uz noteiktu punktu un fiksēšana stacionārā stāvoklī virs neizmantotām diska daļām, lai pēc iespējas samazinātu bojājumus, diskdzini pakratot, galviņām atsitoties pret diska virsmu.

Sadalīšana– cietā diska sadalīšanas darbība loģiskajos diskos. Visi diski ir sadalīti, lai gan maziem diskiem var būt tikai viens nodalījums.

Disks (šķīvis)- pats metāla disks, pārklāts ar magnētisku materiālu, uz kura ir ierakstīti dati. Cietajam diskam parasti ir vairāk nekā viens disks.

RLL (ierobežots izpildes ilgums) Kodēšanas shēma, ko izmanto daži kontrolieri, lai palielinātu sektoru skaitu vienā celiņā, lai ievietotu vairāk datu.

sektors- diska celiņu sadalīšana, kas ir diskdziņa galvenā izmēra vienība. OS sektori parasti ir 512 baiti.

Pozicionēšanas laiks (meklēšanas laiks)- laiks, kas nepieciešams, lai galva pārvietotos no trases, uz kuras tā ir uzstādīta, uz kādu citu vēlamo sliežu ceļu.

Trase (Track)- diska koncentrisks dalījums. Dziesmas ir kā dziesmas ierakstā. Atšķirībā no ieraksta celiņiem, kas ir nepārtraukta spirāle, diska celiņi ir apļveida. Trases savukārt ir sadalītas klasteros un sektoros.

Meklēšanas laiks no ceļa uz celiņu- laiks, kas nepieciešams piedziņas galvas pārejai uz blakus esošo sliežu ceļu.

Pārsūtīšanas ātrums- informācijas apjoms, kas tiek pārraidīts starp disku un datoru laika vienībā. Tas ietver arī ierakstu meklēšanas laiku.

Cietie diski vai, kā tos sauc arī, cietie diski ir viena no vissvarīgākajām datorsistēmas sastāvdaļām. Visi par to zina. Bet ne katrs mūsdienu lietotājs pat principā uzmin, kā darbojas cietais disks. Darbības princips kopumā ir diezgan vienkāršs pamata izpratnei, taču ir dažas nianses, kuras tiks apspriestas tālāk.

Vai jums ir jautājumi par cieto disku mērķi un klasifikāciju?

Jautājums par mērķi, protams, ir retorisks. Jebkurš lietotājs, pat visjaunākā līmeņa lietotājs, nekavējoties atbildēs, ka cietais disks (aka cietais disks, aka Hard Drive vai HDD) nekavējoties atbildēs, ka tas tiek izmantots informācijas glabāšanai.

Kopumā tā ir taisnība. Neaizmirstiet, ka cietajā diskā papildus operētājsistēmas un lietotāja failiem ir OS izveidoti sāknēšanas sektori, pateicoties kuriem tā tiek startēta, kā arī dažas atzīmes, pēc kurām jūs varat ātri atrast nepieciešamo informāciju disks.

Mūsdienu modeļi ir diezgan dažādi: parastie HDD, ārējie cietie diski, ātrdarbīgi SSD cietvielu diskdziņi, lai gan nav pieņemts tos attiecināt uz cietajiem diskiem. Tālāk tiek piedāvāts izskatīt ierīci un cietā diska darbības principu ja ne pilnībā, tad vismaz tādā veidā, lai pietiktu ar pamatjēdzienu un procesu izpratni.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka pastāv arī īpaša mūsdienu HDD klasifikācija saskaņā ar dažiem pamatkritērijiem, starp kuriem var atšķirt:

• informācijas glabāšanas metode;
• mediju veids;
• veids, kā organizēt piekļuvi informācijai.

Kāpēc cieto disku sauc par cieto disku?

Mūsdienās daudzi lietotāji domā par to, kāpēc viņi sauc par cietajiem diskiem, kas saistīti ar kājnieku ieročiem. Šķiet, kas var būt kopīgs starp šīm divām ierīcēm?

Pats termins parādījās tālajā 1973. gadā, kad tirgū parādījās pasaulē pirmais HDD, kura dizains sastāvēja no diviem atsevišķiem nodalījumiem vienā noslēgtā konteinerā. Katra nodalījuma ietilpība bija 30 MB, tāpēc inženieri diskam piešķīra koda nosaukumu "30-30", kas pilnībā saskanēja ar tajā laikā populārā ieroča "30-30 Winchester" zīmolu. Tiesa, 90. gadu sākumā Amerikā un Eiropā šis nosaukums praktiski vairs netika izmantots, taču tas joprojām ir populārs postpadomju telpā.

Cietā diska ierīce un darbības princips

Bet mēs novirzāmies. Cietā diska darbības principu īsumā var raksturot kā informācijas lasīšanas vai rakstīšanas procesus. Bet kā tas notiek? Lai saprastu magnētiskā cietā diska darbības principu, vispirms ir jāizpēta, kā tas darbojas.

Pats cietais disks ir šķīvju komplekts, kuru skaits var svārstīties no četriem līdz deviņiem, kas ir savstarpēji savienoti ar vārpstu (asi), ko sauc par vārpstu. Plāksnes ir novietotas viena virs otras. Visbiežāk to izgatavošanas materiāls ir alumīnijs, misiņš, keramika, stikls uc Pašām plāksnēm ir īpašs magnētisks pārklājums materiāla veidā, ko sauc par šķīvi, kura pamatā ir gamma ferīta oksīds, hroma oksīds, bārija ferīts utt. Katra šāda plāksne ir apmēram 2 mm bieza.

Radiālās galviņas ir atbildīgas par informācijas rakstīšanu un nolasīšanu (pa vienai katrai plāksnei), un plāksnēs tiek izmantotas abas virsmas. Par kuru tas var svārstīties no 3600 līdz 7200 apgr./min, un divi elektromotori ir atbildīgi par galviņu pārvietošanu.

Tajā pašā laikā datora cietā diska pamatprincips ir tāds, ka informācija netiek ierakstīta nekur, bet stingri noteiktās vietās, ko sauc par sektoriem, kas atrodas uz koncentriskiem celiņiem jeb celiņiem. Lai izvairītos no neskaidrībām, tiek piemēroti vienoti noteikumi. Tas nozīmē, ka cieto disku darbības principi no to loģiskās struktūras viedokļa ir universāli. Tā, piemēram, viena sektora izmērs, kas pieņemts kā vienots standarts visā pasaulē, ir 512 baiti. Savukārt sektori tiek sadalīti klasteros, kas ir blakus sektoru secības. Un cietā diska darbības principa iezīmes šajā sakarā ir tādas, ka informācijas apmaiņu veic veseli klasteri (vesels nozaru ķēžu skaits).

Bet kā tiek lasīta informācija? Cietā diska darbības principi ir šādi: izmantojot īpašu kronšteinu, lasīšanas galviņa virzās radiālā (spirāles) virzienā uz vēlamo celiņu un, pagriežot, tiek novietota virs noteiktā sektora, un visas galviņas var pārvietoties. vienlaicīgi nolasot vienu un to pašu informāciju ne tikai no dažādiem ierakstiem, bet arī no dažādiem diskiem (platēm). Visas sliedes ar vienādiem sērijas numuriem sauc par cilindriem.

Tajā pašā laikā var izdalīt vēl vienu cietā diska darbības principu: jo tuvāk lasīšanas galviņa atrodas magnētiskajai virsmai (bet nepieskaras tai), jo lielāks ir ierakstīšanas blīvums.

Kā informācija tiek rakstīta un lasīta?

Cietie diski jeb cietie diski tika saukti par magnētiskiem, jo ​​tajos tiek izmantoti Faradeja un Maksvela formulētie magnētisma fizikas likumi.

Kā jau minēts, no magnētiski nejutīga materiāla izgatavotas plāksnes ir pārklātas ar magnētisku pārklājumu, kura biezums ir tikai daži mikrometri. Darba procesā rodas magnētiskais lauks, kuram ir tā sauktā domēna struktūra.

Magnētiskais domēns ir ferosakausējuma magnetizēts reģions, ko stingri ierobežo robežas. Tālāk cietā diska darbības principu var īsi raksturot šādi: iedarbojoties ārējam magnētiskajam laukam, paša diska lauks sāk stingri orientēties pa magnētiskajām līnijām, un, kad trieciens apstājas, parādās atlikušās magnetizācijas zonas. diskos, kuros tiek glabāta informācija, kas iepriekš bija ietverta galvenajā laukā. .

Lasīšanas galviņa ir atbildīga par ārējā lauka izveidi ierakstīšanas laikā, un lasīšanas laikā atlikušā magnetizācijas zona, kas atrodas pretī galvai, rada elektromotora spēku jeb EML. Turklāt viss ir vienkārši: izmaiņas EMF atbilst vienam binārajā kodā, un tās neesamība vai pārtraukšana atbilst nullei. EML maiņas laiku parasti sauc par bitu elementu.

Turklāt magnētisko virsmu tikai datorzinātņu apsvērumu dēļ var saistīt kā noteiktu punktētu informācijas bitu secību. Bet, tā kā šādu punktu atrašanās vietu nevar precīzi aprēķināt, diskā ir jāiestata dažas iepriekš norādītas atzīmes, kas palīdzēja noteikt vēlamo atrašanās vietu. Šādu atzīmju izveidi sauc par formatēšanu (rupji runājot, diska sadalīšana celiņos un sektoros, kas apvienoti klasteros).

Cietā diska loģiskā struktūra un darbības princips formatēšanas ziņā

Runājot par HDD loģisko organizāciju, vispirms šeit ir formatējums, kurā izšķir divus galvenos veidus: zema līmeņa (fiziskā) un augsta līmeņa (loģiskā). Bez šīm darbībām nav vajadzības runāt par cietā diska nodošanu darba stāvoklī. Jauna cietā diska inicializācija tiks apspriesta atsevišķi.

Zema līmeņa formatēšana ietver fizisku ietekmi uz cietā diska virsmu, kas rada sektorus, kas atrodas gar celiņiem. Interesanti, ka cietā diska darbības princips ir tāds, ka katram izveidotajam sektoram ir sava unikāla adrese, kas ietver paša sektora numuru, celiņa numuru, kurā tas atrodas, un puses numuru. no plāksnes. Tādējādi, organizējot tiešo piekļuvi, viena un tā pati RAM piekļūst tieši noteiktai adresei, nevis meklē nepieciešamo informāciju pa visu virsmu, kā rezultātā tiek sasniegts ātrums (lai gan tas nav vissvarīgākais). Lūdzu, ņemiet vērā, ka, veicot zema līmeņa formatēšanu, tiek izdzēsta pilnīgi visa informācija, un vairumā gadījumu to nevar atjaunot.

Vēl viena lieta ir loģiskais formatējums (Windows sistēmās tas ir ātrā formatēšana vai ātrā formatēšana). Turklāt šie procesi ir piemērojami loģisko nodalījumu izveidošanai, kas ir daļa no galvenā cietā diska, kas darbojas saskaņā ar tiem pašiem principiem.

Loģiskais formatējums galvenokārt ietekmē sistēmas apgabalu, kas sastāv no sāknēšanas sektora un nodalījumu tabulām (sāknēšanas ieraksts), failu piešķiršanas tabulas (FAT, NTFS utt.) un saknes direktorijas (Root Directory).

Informācija sektoros tiek ierakstīta caur klasteru vairākās daļās, un vienā klasterī nevar būt divi vienādi objekti (faili). Faktiski loģiskā nodalījuma izveide it kā atdala to no galvenā sistēmas nodalījuma, kā rezultātā tajā saglabātā informācija kļūdu un kļūmju gadījumā netiek mainīta vai dzēsta.

HDD galvenās funkcijas

Šķiet, ka kopumā cietā diska princips ir nedaudz skaidrs. Tagad pāriesim pie galvenajiem raksturlielumiem, kas sniedz pilnīgu priekšstatu par visām mūsdienu cieto disku iespējām (vai trūkumiem).

Cietā diska darbības princips un galvenie raksturlielumi var būt pilnīgi atšķirīgi. Lai saprastu, par ko ir runa, izcelsim elementārākos parametrus, kas raksturo visas mūsdienās zināmās informācijas glabāšanas ierīces:

• ietilpība (tilpums);
• ātrums (datu piekļuves ātrums, informācijas lasīšana un rakstīšana);
• interfeiss (savienojuma metode, kontrollera veids).

Ietilpība ir kopējais informācijas apjoms, ko var ierakstīt un saglabāt cietajā diskā. Cieto disku nozare attīstās tik strauji, ka mūsdienās jau tiek izmantoti cietie diski, kuru tilpums ir 2 TB un vairāk. Un, kā tiek uzskatīts, tas nav ierobežojums.

Saskarne ir vissvarīgākā funkcija. Tas precīzi nosaka, kā ierīce ir savienota ar mātesplati, kurš kontrolieris tiek izmantots, kā tiek veikta lasīšana un rakstīšana utt. Galvenās un izplatītākās saskarnes ir IDE, SATA un SCSI.

Diskdziņi ar IDE interfeisu nav dārgi, taču galvenie trūkumi ir ierobežots vienlaikus pieslēgtu ierīču skaits (maksimums četras) un zems datu pārraides ātrums (pat ja ir Ultra DMA tiešā piekļuve atmiņai vai Ultra ATA protokoli (Mode 2 un Mode 2 un Tiek atbalstīts 2. režīms. 4).Lai gan, kā tiek uzskatīts, to izmantošana ļauj palielināt lasīšanas / rakstīšanas ātrumu līdz 16 Mb / s, taču patiesībā ātrums ir daudz mazāks.Turklāt, lai izmantotu UDMA režīmā jums jāinstalē īpašs draiveris, kas teorētiski būtu jāiegādājas mātesplatē.

Runājot par to, kāds ir cietā diska darbības princips un raksturlielumi, nevar ignorēt un kas ir IDE ATA versijas pēctece. Šīs tehnoloģijas priekšrocība ir tāda, ka lasīšanas/rakstīšanas ātrumu var palielināt līdz 100 Mb/s, izmantojot ātrgaitas Fireware IEEE-1394 kopni.

Visbeidzot, SCSI interfeiss ir viselastīgākais un ātrākais salīdzinājumā ar iepriekšējiem diviem (rakstīšanas/lasīšanas ātrums sasniedz 160 Mb/s un vairāk). Taču šie cietie diski ir gandrīz divreiz dārgāki. Bet vienlaikus pieslēgto atmiņas ierīču skaits ir no septiņiem līdz piecpadsmit, savienojumu var izveidot, neatvienojot datoru, un kabeļa garums var būt aptuveni 15-30 metri. Faktiski šāda veida HDD galvenokārt tiek izmantoti nevis lietotāju personālajos datoros, bet gan serveros.

Veiktspēju, kas raksturo pārsūtīšanas ātrumu un I/O caurlaidspēju, parasti izsaka kā pārsūtīšanas laiku un secīgi pārsūtīto datu apjomu, un to izsaka Mb/s.

Dažas papildu iespējas

Runājot par to, kāds ir cietā diska darbības princips un kādi parametri ietekmē tā darbību, nevar ignorēt dažas papildu īpašības, kas var ietekmēt ierīces veiktspēju vai pat kalpošanas laiku.

Šeit pirmajā vietā ir rotācijas ātrums, kas tieši ietekmē vēlamā sektora meklēšanas un inicializācijas (atpazīšanas) laiku. Tas ir tā sauktais slēptās meklēšanas laiks – intervāls, kura laikā vēlamais sektors pagriežas pret lasīšanas galvu. Mūsdienās ir pieņemti vairāki standarti vārpstas ātrumam, kas izteikts apgriezienos minūtē ar aiztures laiku milisekundēs:

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

Ir viegli redzēt, ka jo lielāks ātrums, jo mazāk laika tiek veltīts sektoru meklēšanai un fiziskajā izteiksmē - diska rotācijai, līdz tiek iestatīts vajadzīgais šķīvja pozicionēšanas punkts galvai.

Vēl viens parametrs ir iekšējais pārsūtīšanas ātrums. Uz ārējām sliedēm tas ir minimāls, bet palielinās, pakāpeniski pārejot uz iekšējām sliedēm. Tādējādi tas pats defragmentēšanas process, kas bieži izmanto datus pārvieto uz ātrākajām diska vietām, ir nekas cits kā pārvietošana uz iekšējo celiņu ar lielāku lasīšanas ātrumu. Ārējam ātrumam ir fiksētas vērtības, un tas ir tieši atkarīgs no izmantotā interfeisa.

Visbeidzot, viens no svarīgiem punktiem ir saistīts ar faktu, ka cietajam diskam ir sava kešatmiņa vai buferis. Faktiski cietā diska darbības princips bufera izmantošanas ziņā ir nedaudz līdzīgs RAM vai virtuālajai atmiņai. Jo lielāks ir kešatmiņas apjoms (128-256 KB), jo ātrāk cietais disks darbosies.

Galvenās prasības HDD

Nav tik daudz pamatprasību, kas vairumā gadījumu attiecas uz cietajiem diskiem. Galvenais ir ilgs kalpošanas laiks un uzticamība.

Par galveno standartu lielākajai daļai HDD tiek uzskatīts aptuveni 5-7 gadu kalpošanas laiks ar vismaz piecsimt tūkstošu stundu darbības laiku, bet augstākās klases cietajiem diskiem šis rādītājs ir vismaz miljons stundu.

Runājot par uzticamību, par to ir atbildīga S.M.A.R.T. pašpārbaudes funkcija, kas uzrauga atsevišķu cietā diska elementu statusu, veicot nepārtrauktu uzraudzību. Balstoties uz savāktajiem datiem, var izveidot pat noteiktu prognozi par iespējamo darbības traucējumu parādīšanos nākotnē.

Pats par sevi saprotams, ka lietotāju nedrīkst atstāt malā. Tātad, piemēram, strādājot ar HDD, ir ārkārtīgi svarīgi ievērot optimālo temperatūras režīmu (0 - 50 ± 10 grādi pēc Celsija), izvairīties no triecieniem, cietā diska triecieniem un kritieniem, putekļu vai citu sīku daļiņu iekļūšanas tajā. uc Starp citu, daudziem būs interesanti zināt, ka vienas un tās pašas tabakas dūmu daļiņas ir aptuveni divas reizes lielākas par attālumu starp lasīšanas galviņu un cietā diska magnētisko virsmu, bet cilvēka mati - 5-10 reizes.

Inicializācijas problēmas sistēmā, nomainot cieto disku

Tagad daži vārdi par to, kādas darbības būtu jāveic, ja kāda iemesla dēļ lietotājs ir mainījis cieto disku vai instalējis papildu.

Mēs pilnībā neaprakstīsim šo procesu, bet pakavēsimies tikai pie galvenajiem posmiem. Vispirms jāpievieno cietais disks un BIOS iestatījumos jāskatās, vai nav atklāta jauna aparatūra, diska administrēšanas sadaļā inicializē un jāizveido sāknēšanas ieraksts, jāizveido vienkāršs sējums, jāpiešķir tam identifikators (burts) un jāformatē. to ar failu sistēmas izvēli. Tikai pēc tam jaunā "skrūve" būs pilnībā gatava darbam.

Secinājums

Tas patiesībā ir viss, kas īsumā attiecas uz mūsdienu cieto disku darbības pamatiem un īpašībām. Ārējā cietā diska darbības princips šeit netika ņemts vērā, jo tas praktiski neatšķiras no tā, kas tiek izmantots stacionāriem HDD. Vienīgā atšķirība ir tikai metodē, kā pievienot papildu disku datoram vai klēpjdatoram. Visizplatītākais ir savienojums, izmantojot USB interfeisu, kas ir tieši savienots ar mātesplati. Tajā pašā laikā, ja vēlaties nodrošināt maksimālu veiktspēju, labāk ir izmantot USB 3.0 standartu (ports iekšpusē ir nokrāsots zilā krāsā), protams, ar nosacījumu, ka pats ārējais HDD to atbalsta.

Attiecībā uz pārējo, šķiet, ka daudzi ir vismaz nedaudz sapratuši, kā darbojas jebkura veida cietais disks. Iespējams, iepriekš tika sniegts pārāk daudz tēmu, pat no skolas fizikas kursa, taču bez tā nebūs iespējams pilnībā izprast visus cieto disku izgatavošanai un pielietojumam raksturīgos pamatprincipus un metodes.