HDD: principiul de lucru și principalele caracteristici ale

Hard disk-uri, sau, așa cum sunt numite, hard disk-uri sunt una dintre cele mai importante componente ale unui sistem informatic. Despre toată lumea o știe. Dar acest lucru nu este un utilizator modern, chiar și în principiu presupuneri cu privire la modul în care unitatea hard disk. Principiul de funcționare, în general, pentru o înțelegere de bază destul de simplu, dar există unele nuanțe, care în continuare vor fi discutate.

Întrebările de destinație și clasificarea hard disk-uri?

Intrebare de destinație, desigur, retorice. Oricine, chiar și cele mai entry-level, a răspuns imediat că hard disk-ul (de asemenea, cunoscut ca un hard disk, alias hard disk sau HDD) au răspuns imediat că el este folosit pentru a stoca informații.

În general, adevărat. Nu uitați că pe hard disk, cu excepția sistemului de operare și fișierele de utilizator sunt create de către sectoarele de sistem de operare de boot, datorită cărora ea va începe, precum și unele semne pe care discul poate găsi rapid informațiile dorite.

Modelele actuale sunt destul de variate: ordinare HDD, hard disk-uri externe, de mare viteză SSD solid-state, deși este atribuită hard disk-uri și nu este acceptat. Se propune în continuare să ia în considerare dispozitivul și principiul de funcționare HDD, dacă nu în totalitate, atunci cel puțin în acest lucru la, care a fost de ajuns pentru înțelegerea terminologiei și a proceselor de bază.

Vă rugăm să rețineți că există o clasificare specială a HDD de astăzi pe anumite criterii de bază, printre care sunt următoarele:

• Metodă de stocare a informațiilor;
• tip media;
• metoda de organizare a accesului la informație.

De ce este unitatea hard disk este numit hard disk?

Astăzi, mulți oameni se gândesc la ce hard disk-uri sunt numite hard disk-uri care aparțin unei arme de foc. S-ar părea că pot exista similitudini între cele două dispozitive?

Termenul a apărut încă din 1973, atunci când piața a apărut pentru prima dată în lume HDD, construcția care a constat din două compartimente separate într-un container etanș. Capacitatea fiecărui compartiment a fost de 30 MB, motiv pentru care inginerii au dat numele de cod pentru discul „30-30“, care a fost pe deplin în ton cu brand-ul de popular în momentul în care arma „Winchester, 30-30“. Cu toate acestea, la începutul anilor '90 în America și Europa este numele practic ieșit din uz, dar este încă popular în spațiul post-sovietic.

Dispozitivul și principiul de funcționare HDD

Dar noi digresiune. Principiul de funcționare HDD pot fi rezumate ca procesul de citire sau scriere. Dar cum se întâmplă acest lucru? Pentru a înțelege funcționarea unui hard disc magnetic, mai întâi trebuie să învețe cum funcționează.

Hard disk-ul în sine este un set de plăci, numărul care poate varia de patru la nouă interconectate printr-un ax (ax), numit un ax. Plăcile sunt plasate una deasupra celeilalte. In cele mai multe cazuri, materialul pentru fabricarea lor sunt aluminiu, alama, ceramică, sticlă și altele asemenea. D. Înșiși plăcii au un strat magnetic special dintr-un material numit Platter, bazat pe oxidul gamma de ferită, oxidul de crom, bariu ferită și t. D . Fiecare placă grosime de aproximativ 2 mm.

Pentru înregistrarea și citirea informațiilor corespund capului radial (unul pentru fiecare placă) și plăcile sunt utilizate în ambele suprafețe. În timpul rotației arborelui, viteza de care poate fi 3,600-7,200 rot. / Min, iar capetele în mișcare corespunde la două motoare electrice.

În acest caz, principiul de bază al hard disk-ul calculatorului este că informația este înregistrată nu este nicăieri, dar într-o locație strict specificate, numite sectoare, care sunt amplasate pe piste concentrice sau piste. Pentru a evita confuzia, se aplică norme uniforme. Există o vedere că principiile de hard disk-uri din punct de vedere al structurii lor logice, universale. De exemplu, dimensiunea unui sector, pentru standardul unificat adoptat la nivel mondial, este de 512 octeți. sectoare sunt împărțite în grupuri, care sunt secvențe ale unui număr de sectoare sunt, la rândul lor. Și mai ales pe hard disk-ul principiului de funcționare în acest sens este faptul că schimbul de informații și grupuri întregi făcute doar lanțuri (sectoare întregi).

Dar cum se citește informația? conduce lucrari: un hard disk dupa cum urmeaza: Folosind un cap special de citire consolă într-un radial (elicoidal) direcție se deplasează spre pista dorită și la rândul său, este poziționat deasupra unui anumit sector, toate capetele pot fi deplasate simultan citind aceleași informații nu numai din piese diferite dar cu diferite discuri (wafers). Toate piesele cu aceleași numere ordinale se numesc cilindri.

Este posibil să se selecteze un alt principiu de funcționare a unui hard disk: capul de citire mai aproape de suprafața magnetică (dar nu o atinge), mai mare densitatea de înregistrare.

Cum este scrierea și citirea informațiilor?

Hard disk-uri, sau hard disk-uri, și, prin urmare, au fost numite magnetice pe care le folosesc legile fizicii, magnetism formulate de Faraday și Maxwell.

După cum sa menționat deja, plăcile de nemagnitochuvstvitelnogo material de acoperire magnetic este aplicat la o grosime de câțiva micrometri. În timpul funcționării, un câmp magnetic având o structură de domeniu așa-numitul.

Un domeniu magnetic este un strict delimitat de granițele regiunii magnetizate feroaliaje. Mai departe principiul de funcționare HDD pot fi rezumate după cum urmează: în cazul unui câmp magnetic exterior, câmpul de antrenare propriu-zis începe să fie ghidată cu precizie de-a lungul liniilor magnetice și la terminarea impactului asupra discurilor apar zone remanență în care informațiile stocate conținute anterior în domeniu principal .

Pentru crearea unui câmp extern este responsabil pentru înregistrarea capului de lectură, și zona de citire remanent, fiind opusă capului creează o forță electromotoare sau EMF. Apoi, totul este simplu: schimba EMF corespunde unui binar, iar absența sau încetarea acestuia - zero. Timpul schimba celula EMF numit bit.

Mai mult, suprafața magnetică a considerațiilor pur informatice pot fi asociate, ca un fel de punct biți de date de secvență. Cu toate acestea, deoarece amplasarea acestor puncte este absolut imposibil să se calculeze cu precizie, pe unitatea pe care doriți să instalați un fel de eticheta de pre-specificate, care au contribuit la definirea locația dorită. Crearea unor astfel de etichete se numește formatare (disc aproximativ divizat în piste și sectoare, grupate).

Structura logică și principiul de funcționare al hard disk-ul în termeni de formatare

În ceea ce privește organizațiile HDD logice aici, în primul rând, există formatarea, în care există două tipuri principale: un nivel scăzut (fizic) și un nivel ridicat (logic). Fără acești pași, aducând cu privire la orice hard disk la o stare de lucru nu se poate vorbi. Pentru informații cu privire la modul de a inițializa un nou hard disk, acesta va fi discutat separat.

Formatarea low-level necesită un efect fizic pe suprafața HDD, în care sectoarele sunt situate de-a lungul piese. Este interesant faptul că principiul hard disk este de așa natură încât fiecare sector și-a creat propria adresă unică, care include numărul de sector foarte, urmări numărul, la care se afla, iar numărul de înmatriculare. Astfel, organizarea accesului direct aceeași memorie se adresează în mod direct de la adresa indicată, mai degrabă decât în căutarea de informații corecte pe suprafață, datorită căreia se realizează viteza (deși nu este cel mai important). Rețineți că, atunci când formatarea low-level este șters complet toate informațiile și restaurarea, în cele mai multe cazuri nu poate fi.

Un alt lucru - un format logic (în sistemele bazate pe Windows este format rapid sau formatare rapidă). Mai mult decât atât, aceste procese sunt aplicabile la crearea de partiții logice care reprezintă o anumită zonă a hard disk primar, care funcționează pe aceleași principii.

formatare logică afectează în primul rând zona de sistem, care constă dintr-un (boot record MBR) sectorul de boot și tabelul de partiții, tabelul de alocare a fișierelor (FAT, NTFS, și așa mai departe. D.) și directorul rădăcină (Root Directory).

Înregistrarea informațiilor în sectoarele cluster-ului se face prin mai multe părți, în care într-un cluster nu poate conține două obiecte identice (fișiere). De fapt, crearea unei partiții logice, așa cum îl separă de partiția principală de sistem, astfel încât informațiile stocate pe acesta, în cazul în care au existat erori și eșecuri de a schimba sau de eliminare nu este afectat.

Caracteristici principale HDD

Cred că, în principiu general de funcționare a HDD puțin înțeleasă. Ne întoarcem acum la principalele caracteristici, care oferă o imagine completă a tuturor oportunităților (sau dezavantajele) ale hard disk-uri moderne.

Principiul caracteristicilor hard disk și principalele pot fi destul de diferite. Pentru a înțelege ce este în joc, vom selecta parametrii cei mai de bază care caracterizează toate cunoscute la magazine data de informații:

• capacitate (volum);
• performanță (date de viteza de acces de citire și scriere de informații);
• interfață (metoda de conectare, de tip controler).

Capacitatea este cantitatea totală de informații care pot fi înregistrate și stocate pe hard disc. HDD industria prelucrătoare este în creștere atât de rapid încât astăzi a intrat în folosință hard disk-uri cu volume de ordinul a 2 TB sau mai mult. Și, așa cum se crede acest lucru nu este limita.

Interfața - cea mai importantă caracteristică. Acesta determină ce fel dispozitivul este conectat la placa de baza, care controlerul este folosit ca citirea și scrierea este realizată, și așa mai departe. D. Interfețele majore și cele mai comune considerate IDE, SATA și SCSI.

Discuri cu IDE-interfață cu costuri reduse, cu toate acestea, printre dezavantajele majore pot distinge un număr limitat de dispozitive conectate simultan (maxim patru) și o rată de date scăzută (chiar și cu suport de acces direct la memorie DMA Ultra sau protocoale Ultra ATA (Mod 2 și Modul 4). Deși se crede că utilizarea lor poate crește nivelul de viteza de citire / scriere de 16 Mb / s, dar viteza este mult mai mică decât în realitate. în plus, modul UDMA necesită instalarea de drivere speciale, care în teorie, ar trebui să fie furnizat împreună cu placa de baza.

Vorbind despre ce principiul hard disk și caracteristici, nu se poate ignora interfața SATA, care este versiunea de succesorul IDE ATA. Avantajul acestei tehnologii este că viteza de scriere / citire poate fi crescută la 100 Mb / s prin utilizarea de autobuz de mare viteză Fireware IEEE-1394.

În cele din urmă, interfata SCSI in comparatie cu cele doua anterioare este cea mai mare viteză cea mai flexibilă și (Viteza de citire / scriere de până la 160MB / s și de mai sus). Dar există astfel de hard disk-uri este aproape de două ori mai scumpă. Dar numărul de dispozitive de stocare conectate simultan, variind de șapte-cincisprezece, conexiunea poate fi realizată fără a de-energizarea calculator, iar lungimea cablului poate fi de ordinul a 15-30 de metri. De fapt, acest tip de HDD pentru cea mai mare parte nu se aplică PC-urile utilizatorilor și servere.

Performanța ce caracterizează viteza de transmisie și debitul capacității I / O, de obicei, timpul de emisie exprimat și cantitatea de date transmise în serie, și este exprimată în MB / s.

Unele opțiuni suplimentare

Vorbind despre ceea ce este un principiu disc de lucru greu și ce parametri afectează funcționarea acestuia, nu poate fi evitată, iar unele caracteristici suplimentare, care pot afecta performanța sau durata de viață a dispozitivului.

Aici, în primul rând este viteza de rotație, care afectează în mod direct timpul de căutare și de inițializare (recunoaștere) a sectorului dorit. Această așa-numitul timp de căutare latentă - intervalul de timp în care necesitatea sectorului de a se întoarce capul de citire. Astăzi a adoptat mai multe standarde pentru viteza arborelui, exprimată în rotații pe minut, cu întârziere de timp în milisecunde:

• 3,600-8.33;
• 4,500-6.67;
• 5,400-5.56;
• 7,200-4.17.

Este ușor de văzut că, cu cât viteza, cu atât mai puțin timp petrecut pe sectorul de căutare, iar planul fizic - printr-o revoluție a discului la punctul capului de instalare placa de poziționare dorită.

Un alt parametru - rata de transfer intern. Pe pistele exterioare este minim, dar crește cu o tranziție treptată la pista interioară. Astfel, același proces defragmentarea reprezintă deplasarea frecvent utilizate date în cea mai rapidă zona discului - nu doar transferul piesei interioare cu o mai mare viteza de citire. Viteza externă are o valoare fixă și depinde de interfața utilizată.

În cele din urmă, unul dintre cele mai importante puncte asociate cu prezența cache proprii hard disk sau tampon. De fapt, hard disk-ul funcționează în ceea ce privește principiul utilizării tampon ceva similar cu memoria operațională sau virtuală. Dimensiunea mai mare cache (128-256 kb), cu atât mai rapid hard disk-ul.

Principalele cerințe pentru HDD

Cerințe de bază, care, în majoritatea cazurilor, sunt prezentate hard disk-uri, nu atât de mult. Principalul lucru - durata de viață lungă și fiabilitate.

Standardul de bază pentru cele mai multe HDD este considerată durata de viață de ordinul a 5-7 ani, cu timpul de funcționare de cel puțin 500 de mii oră, dar pentru drive-urile high-end, cifra nu este mai mică de un milion de ore.

În ceea ce privește fiabilitatea, este responsabil pentru această funcție de auto-testul SMART, care monitorizează starea elementelor individuale ale hard disk-ul, care efectuează o monitorizare continuă. Pe baza datelor colectate pot fi generate chiar și o previziune a posibilă apariția defectelor în viitor.

Este de la sine înțeles că utilizatorul nu trebuie să stea deoparte. De exemplu, atunci când se utilizează HDD extrem de important să se respecte intervalul optim de temperatură (0 - 50 ± 10 grade Celsius) pentru a evita șocurile, impactul și cade hard disk, lovit de praf sau alte particule mici, etc. De altfel, mulți vor fi .. interesați să știe că aceleași particule de fum este de aproximativ de două ori mai mare decât distanța dintre capul de citire și suprafața magnetică a hard disk, și păr uman - 5-10 ori.

Întrebările inițializa sistemul prin înlocuirea hard disk

Acum câteva cuvinte despre ceea ce ar trebui să fie luate măsuri, în cazul în care pentru un motiv oarecare utilizator pentru a schimba hard disk sau să instalați dpolnitelny.

Complet descrie procesul nu va, și se va concentra doar pe scena principală. În primul rând trebuie să vă conectați unitatea hard disk și căutați în setările BIOS, în cazul în care noul hardware este detectat, în disc secțiunea de administrare pentru a inițializa și de a crea înregistrarea de boot, a crea un volum simplu, atribui un cod (literă) și pentru a formata cu o alegere de sistem de fișiere. Numai după aceea noul „șurubul“ este pe deplin pregătită pentru funcționare.

concluzie

Asta e tot ce vine să informeze elementele de bază ale funcționării și performanța hard disk-uri moderne. Principiul de funcționare a hard disk extern nu este considerată importantă, pentru că, practic, nu diferă de cea utilizată pentru HDD staționare. Singura diferență este numai în metoda de conectare de stocare suplimentar la PC sau laptop. Cea mai comună este o conexiune prin USB-interfață care este conectat direct la placa de bază. În același timp, dacă doriți să asigure performanțe maxime, este mai bine să utilizați un standard USB 3.0 (port interior albastru colorat), desigur, cu condiția ca HDD-ul extern în sine o susține.

In rest, cred că mulți oameni chiar și un pic, a devenit clar modul în care hard disk-ul de orice tip. Poate că cele de mai sus a fost dat prea multe informații tehnice, cu atât mai mult, chiar de la curs de fizica școală, dar fără ca să înțeleagă pe deplin toate principiile și metodele de bază stabilite în tehnologiile de producție și de aplicare HDD nu vor înțelege.