HDD: pracovní princip a hlavní charakteristiky

Pevné disky, nebo, jak se jim říká, pevné disky jsou jednou z nejdůležitějších součástí počítačového systému. Asi každý to ví. Ale to není moderní uživatel dokonce v zásadě dohady o tom, jak na pevný disk. Princip fungování, obecně, pro základní pochopení poměrně jednoduché, ale existují některé nuance, které dále budou diskutovány.

Otázky určení a rozdělení pevných disků?

Otázka určení, samozřejmě řečnická. Kdokoli, i ty entry-level, okamžitě odpověděl, že je pevný disk (také známý jako pevný disk, aka pevného disku nebo HDD), okamžitě odpověděl, že se používá k ukládání informací.

Obecně lze říci, to je pravda. Nezapomeňte, že na pevném disku, s výjimkou pro operační systém a uživatelské soubory jsou vytvářeny pomocí zaváděcí sektory operačního systému, díky kterému se začnou, stejně jako některé ochranné známky, které disk můžete rychle najít požadovanou informaci.

Současné modely jsou velmi různorodé: obyčejný HDD, externí pevné disky, vysokorychlostní solid-state disky SSD, ačkoli to je přičítán pevných disků a nejsou akceptovány. Dále se navrhuje, aby zvážila zařízení a princip HDD operace, ne-li zcela, pak alespoň v tom, že bylo dost pro porozumění základní terminologii a procesů.

Vezměte prosím na vědomí, že existuje zvláštní klasifikace dnešní HDD na některých základních kritérií, mezi nimiž jsou následující:

• Způsob pro ukládání informací;
• typu média;
• způsob organizace přístupu k informacím.

Proč je pevný disk se nazývá pevný disk?

Dnes, mnoho lidí si myslí o tom, proč pevné disky se nazývají pevné disky, které patří do ručních palných zbraní. Mohlo by se zdát, že tam může být podobnosti mezi těmito dvěma zařízeními?

Termín se objevil již v roce 1973, kdy se objevil na trhu jako první na světě HDD, jehož stavba se skládala ze dvou samostatných oddílů ve vzduchotěsné nádobě. Kapacita každého prostoru byla 30 MB, což je důvod, proč inženýři dali kódové jméno pro disk „30-30“, který byl plně ladí se značkou populární v té době dělo „Winchester, 30-30“. Nicméně, na počátku 90. let v Americe a Evropě je název skutečně vyšel z užívání, ale je stále populární v post-sovětském prostoru.

Zařízení a zásada HDD operace

Ale my jsme odbočili. Princip HDD provozu lze shrnout proces čtení nebo psaní. Ale jak se to stalo? Aby bylo možné pochopit fungování magnetického pevného disku, musíte nejprve zjistit, jak to funguje.

Samotný pevný disk je soubor desek, jejichž počet se může pohybovat v rozmezí od čtyř do devíti vzájemně propojeny pomocí hřídele (nápravy), který se nazývá vřetena. Desky jsou umístěny nad sebou. Ve většině případů, je materiál pro jejich výrobu, jsou hliník, mosaz, keramika, sklo a podobně. D. Sami desky mají zvláštní magnetický povlak z materiálu s názvem talíř, na bázi oxidu gama feritu, oxid chrómu, barnatý feritu a t d. . Každá tloušťka plechu o asi 2 mm.

Pro záznam a čtení informace odpovídají radiální hlavu (jeden pro každou desku), a destičky se používají v obou površích. Při otáčení vřetena, jehož rychlost může být od 3600 do 7200 ot. / Min, a pohybující hlavy odpovídá dvěma elektromotory.

V tomto případě je základní princip pevného disku počítače je, že informace je zaznamenána není nikde, ale v přesně určeném místě, zvaném sektory, které jsou umístěny na soustředných stop nebo stop. Aby se předešlo nejasnostem, platí jednotná pravidla. Existuje názor, že principy pevných disků z hlediska jejich logickou strukturu, univerzální. Například velikost jednoho sektoru, za jednotnou normu přijatou po celém světě, je 512 bajtů. Sektory jsou rozděleny do shluků, které jsou sekvence řadě odvětví jsou zase. A zejména pevný disk z principu fungování v tomto ohledu je, že výměna informací a jen z celých clusterů (sektory celočíselné řetězy).

Ale jak je číst informace? pohon funguje: pevný disk následujícím způsobem: Pomocí speciálního držák čtecí hlavy v radiálním (spirálové) směru posune na požadovanou trati a na druhé straně je umístěn v daném odvětví, mohou být všechny hlavy pohybují současně čtením stejné informace nejen z různých stop ale s různými kotouče (destičky). Všechny skladby se stejnými pořadovými čísly se nazývají válce.

Je možné zvolit jiný princip fungování pevného disku: čtecí hlava blíže k magnetickému povrchu (nikoli však k jeho dotek), tím vyšší je hustota záznamu.

Jak je psaní a čtení informací?

Pevné disky, nebo pevné disky, a proto byli nazýváni magnetické že používají zákony magnetismu fyziky, formulované Faraday a Maxwell.

Jak již bylo uvedeno, z desek nemagnitochuvstvitelnogo magnetického materiálu povlaku se nanáší v tloušťce několika mikrometrů. Za provozu se magnetické pole, které mají tzv doménovou strukturu.

Magnetické domény je přísně ohraničené hranice zmagnetizované oblast Slitina železa. Dále HDD Princip činnosti lze shrnout následovně: v případě vnějšího magnetického pole, správné pole pohon začne být vedena přesně podél magnetických čar a při ukončení dopadu na kotouči objeví remanentní zónu, ve které předtím uložené informace obsažené v hlavním poli ,

Pro vytvoření vnějšího magnetického pole je zodpovědný za zaznamenávání čtecí hlava a čtecí zóna remanence, jsou naproti hlava vytváří elektromotorickou sílu nebo EMF. Pak se všechno je jednoduchá: změna EMF odpovídá jedné binární, a jejich nepřítomnost nebo zastavení - nula. Doba se mění EMF nazývá bit buňku.

Dále je magnetický povrch čistě informatiky úvahy mohou být spojeny, jako druh bodových posloupnost datových bitů. Nicméně, protože umístění těchto bodů je naprosto nemožné, aby přesně vypočítat, na disku chcete nainstalovat nějakou předem stanovenou značkou, která pomohla definovat požadované místo. Vytvoření takových značek se nazývá formátování (zhruba rozdělený disk na stopy a sektory, clustery).

Logická struktura a princip fungování pevného disku, pokud jde o formátování

S ohledem na logických HDD organizací zde na prvním místě je formátování, ve kterém existují dva hlavní typy: low-level (fyzické) a vysoká úroveň (logická). Bez těchto kroků, čímž o nějakém pevném disku do funkčního stavu nemůže mluvit. Informace o tom, jak inicializovat nový pevný disk, bude projednávány odděleně.

nízkoúrovňové formátování vyžaduje fyzický účinek na povrch pevného disku, ve kterém jsou sektory se nachází podél kolejí. Je zajímavé, že zásada pevného disku je taková, že každý sektor vytvořil svou vlastní jedinečnou adresu, která obsahuje řadu velmi sektoru, sledovat číslo, na kterém se nachází, a SPZ. To znamená, že organizace přímý přístup stejné adresy paměti přímo z dané adresy, spíše než hledat správné informace po povrchu, v důsledku čehož je dosaženo rychlost (i když to není nejdůležitější). Všimněte si, že když je formátování low-level zcela vymazány všechny informace a obnovit jej ve většině případů není možné.

Další věc - logický formát (v systémech Windows je rychlé formátování nebo Rychlé formátování). Kromě toho, tyto procesy jsou použitelné pro vytváření logických oddílů, které představují určitou oblast primární pevný disk, který pracuje na stejných principech.

Logické formátování postihuje především oblast systému, který se skládá ze zaváděcího sektoru a tabulky rozdělení disku (Boot Record MBR) je, alokační tabulku souborů (FAT, NTFS, a tak dále. D.) a kořenový adresář (kořenový adresář).

Informace o záznamu v sektorech clusteru se provádí prostřednictvím několika částí, přičemž v jednom clusteru nemůže obsahovat dva identické objekty (soubory). Ve skutečnosti je vytvoření logického oddílu, protože ji odděluje od hlavního systémového oddílu, aby se informace uložené na to, jestli tam byly chyby a selhání, jak změnit nebo odstranění není ovlivněn.

Hlavní rysy HDD

Myslím, že v běžném provozu HDD zásadě trochu rozuměl. Nyní se obrátit na hlavních rysů, které dávají ucelený obraz o všech možnostech (či nevýhod) moderních pevných disků.

Princip disku a hlavní charakteristiky tvrdých může být zcela odlišný. Abychom pochopili, co je v sázce, vybereme ty základní parametry, které charakterizují všechny dosud známých úložišť informací:

• kapacita (objem);
• výkon (data rychlost přístupu k čtení a psaní informací);
• rozhraní (způsob připojení, typ řadiče).

Kapacita je celkové množství informací, které mohou být zaznamenány a uloženy na pevném disku. z HDD zpracovatelský průmysl roste tak rychle, že dnes uzavřela používání pevných disků s objemem v řádu 2 TB a více. A jak to je věřil, že toto není limit.

Interface - nejvýznamnější charakteristikou. To určuje, jakým způsobem je zařízení připojeno k základní desce, která regulátor se používá jako čtení a psaní se provádí, a tak dále. D. Hlavní a nejčastější rozhraní považován IDE, SATA a SCSI.

Disky s IDE rozhraním jiném nízké náklady, nicméně, u hlavních nevýhod lze rozlišit omezený počet současně připojených zařízení (maximálně čtyři) a nízkou rychlost dat (a dokonce s podporou přímého přístupu do paměti Ultra DMA nebo protokoly Ultra ATA (módu 2 a 4). I když se předpokládá, že jejich použití může zvýšit úroveň rychlosti čtení / zápisu 16 Mb / s, ale rychlost je mnohem nižší než ve skutečnosti. Kromě toho, do režimu UDMA vyžaduje instalaci speciálních ovladačů, které Teoreticky by měl být dodáván se základní deskou.

Mluvit o tom, co princip pevného disku a funkcí, není možné ignorovat rozhraní SATA, který je nástupcem verze IDE ATA. Výhodou této technologie je, že rychlost čtení / zápis může být zvýšena na 100 Mb / s použitím high-speed bus Fireware IEEE-1394.

A konečně, SCSI rozhraní ve srovnání s předchozím dvěma je nejvíce flexibilní a nejvyšší rychlostí (čtení / rychlost zápisu až 160 MB / s a výše). Ale tam jsou takové pevné disky je téměř dvakrát tak drahé. Ale počet současně připojených úložných zařízení od sedmi do patnácti let, spojení může být provedeno, aniž by de-energizující počítač a délka kabelu může být v řádu 15-30 metrů. Ve skutečnosti je tento typ pevného disku ve většině případů neplatí pro uživatele osobních počítačů a serverů.

Výkon charakterizující přenosovou rychlost a propustnost I / O kapacitu, obvykle vyjádřené vysílacího času a množství dat přenášených v sérii, a je vyjádřena v MB / s.

Některé další možnosti

Mluvit o tom, co je disk pracovní princip tvrdá a jaké parametry mají vliv na jeho fungování, se nelze vyhnout, a některé další funkce, které mohou mít vliv na výkon a životnost zařízení.

Tady, v první řadě, je rychlost otáčení, což přímo ovlivňuje vyhledávání a inicializační čas (rozpoznávání) požadovaného sektoru. Tato takzvaná latentní vyhledávání podle času - interval, během kterého je třeba pro sektor obrací k čtecí hlavy. Dnes přijala několik standardů pro otáčky vřetena, vyjádřená v otáčkách za minutu s časovým zpožděním v milisekundách:

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

Je snadno patrné, že čím vyšší je rychlost, tím méně času stráveného na sektor vyhledávání a fyzické rovině - o otáčku disku na instalaci hlavy bodu žádoucí umisťovací desce.

Dalším parametrem - vnitřní přenosová rychlost. Na vnějších drahách je minimální, ale zvyšuje s postupným přechodem na vnitřní stopě. To znamená, že stejný postup defragmentace představující pohyb často používaných dat v nejrychlejším oblasti disku - nejen převod vnitřní dráhy s větší rychlost čtení. Externí rychlost má pevnou hodnotu a závisí na použitém rozhraní.

A konečně, jeden z důležitých bodů spojená s přítomností vlastní vyrovnávací paměti a vyrovnávací paměti pevného disku,. Ve skutečnosti je pevný disk funguje, pokud jde o zásady použití vyrovnávací paměti něco podobného k provoznímu nebo virtuální paměti. Větší velikost vyrovnávací paměti (128-256 kb), tím rychlejší pevný disk.

Hlavními požadavky na HDD

Základní požadavky, které ve většině případů jsou prezentovány pevné disky, ne tolik. Hlavní věc - dlouhou životnost a spolehlivost.

Základním standardem pro většinu HDD je považován za život v řádu 5-7 let s operačním době ne méně než půl milionu hodin, ale i pro high-end disky, toto číslo není menší než jeden milion hodin.

Co se týče spolehlivosti, je zodpovědný za tuto funkci SMART self-test, který sleduje stav jednotlivých prvků na pevný disk, provádění kontinuální sledování. Na základě získaných dat mohou být vytvořeny i předběžný odhad možného výskytu chyb v budoucnu.

Je samozřejmé, že uživatel by neměl zůstat stranou. Například, při použití pevného disku velmi důležité dodržovat optimální teplotní rozsah (0 - 50 ± 10 stupňů Celsia), aby se zabránilo otřesy, nárazy a pády pevný disk, hit prachu nebo jiných malých částic, atd Mimochodem, mnoho bude .. zajímat, že tytéž kouřové částice je asi dvakrát větší, než je vzdálenost mezi čtecí hlavou a magnetickým povrchem pevného disku, a lidský vlas - 5-10 krát.

Otázky inicializaci systému nahrazením pevného disku

Nyní pár slov o tom, co je třeba podniknout kroky, pokud z nějakého důvodu uživatel změnit pevný disk nebo instalovat dpolnitelny.

Plně popsat proces nebude, a zaměří se pouze na hlavním pódiu. Nejprve musíte připojit pevný disk a hledat v nastavení systému BIOS, pokud je nový hardware detekován, v disku sekci Administration inicializovat a vytvořit spouštěcí záznam, vytvořit jednoduchý svazek, přidělí identifikační číslo (písmeno) a formátovat s výběrem souborového systému. Teprve poté, že nový „šroub“ je plně připravena k provozu.

závěr

To je vše, co přichází, aby seznámil se základy fungování a výkonu moderních pevných disků. Princip fungování externího pevného disku není považován za důležitý, protože prakticky neliší od postupu používaného pro stacionární HDD. Jediný rozdíl je pouze ve způsobu připojení další úložný prostor na vašem PC nebo notebooku. Nejběžnější je připojení přes USB rozhraní, který je připojen přímo k základní desce. Zároveň, pokud chcete, aby byla zajištěna maximální výkon, je lepší použít standardní USB 3.0 (port uvnitř modře), samozřejmě za předpokladu, že externí HDD sám podporuje.

Pokud jde o zbytek, myslím, že mnoho lidí ani trochu se ukázalo, jak je pevný disk jakéhokoliv typu. Možná, že výše bylo podáno příliš mnoho technických informací, tím větší je i ze školy Fyzika samozřejmě, ale bez toho, aby plně pochopit všechny základní principy a metody stanovené ve výrobních a aplikačních technologií HDD nebude rozumět.