HDD: el principi de funcionament i les característiques principals de

Els discos durs, o, com se'ls anomena, els discs durs són un dels components més importants d'un sistema informàtic. Gairebé tothom sap. Però això no és un usuari moderna ni tan sols en principi conjectures sobre com el disc dur. El principi de funcionament, en general, per a una comprensió bàsica de bastant simple, però hi ha alguns matisos, que a més seran discutits.

Preguntes destí i la classificació dels discs durs?

Qüestió de destinació, per descomptat, retòrica. Ningú, ni tan sols els més de nivell d'entrada, va respondre immediatament que el disc dur (també conegut com un disc dur, també conegut com a disc dur o disc dur) immediatament va respondre que s'utilitza per emmagatzemar informació.

En general, és cert. Cal no oblidar que en el disc dur, excepte per al sistema operatiu i els arxius d'usuari són creats pels sectors d'arrencada del sistema operatiu, gràcies a la qual es va a iniciar, així com algunes marques que el disc pot trobar ràpidament la informació desitjada.

Els models actuals són molt variades: ordinària de la unitat de disc dur, discs durs externs, unitats SSD d'estat sòlid d'alta velocitat, encara que s'atribueix a les unitats de disc dur i no és acceptada. A més, es proposa tenir en compte el dispositiu i principi de funcionament del disc dur, si no totalment, almenys en això, això va ser suficient per a la comprensió de la terminologia i els processos bàsics.

Recordeu que hi ha una classificació especial de disc dur d'avui en alguns criteris bàsics, entre els quals es troben les següents:

• mètode per emmagatzemar informació;
• tipus de mitjà;
• mètode d'organitzar l'accés a la informació.

Per què el disc dur es diu el disc dur?

Avui en dia, moltes persones estan pensant sobre per què els discs durs són anomenats discos durs pertanyents a l'arma de fusells. Semblaria que pot haver similituds entre els dos dispositius?

El terme va aparèixer ja en 1973, quan el mercat va aparèixer per primera vegada en el món del disc dur, la construcció de les quals consistia en dos compartiments separats en un recipient hermètic. La capacitat de cada compartiment va ser de 30 MB, de manera que els enginyers han donat el nom de codi per al disc "30-30", que estava totalment en sintonia amb la popular marca en el moment de la pistola "Winchester, 30-30". No obstant això, en els anys 90 als Estats Units i Europa és el nom de pràcticament sortit d'ús, però segueix sent popular en l'espai post-soviètic.

El dispositiu i el principi de funcionament HDD

Però nosaltres digressió. principi de funcionament del disc dur es pot resumir com el procés de lectura o escriptura. Però com succeeix això? Per tal de comprendre el funcionament d'un disc dur magnètic, primer ha d'aprendre com funciona.

El mateix disc dur és un conjunt de plaques, el nombre de les quals pot variar de quatre a nou interconnectats per un eix (eix), anomenat una claveguera. Les plaques es col·loquen un a sobre de l'altre. En la majoria de casos, el material per a la seva fabricació són d'alumini, llautó, ceràmica, vidre i similars. D. Mateixos de la placa d'haver un revestiment magnètic especial d'un material anomenat Disc, basat en l'òxid de gamma ferrita, òxid de crom, de ferrita de bari i t. D . Cada gruix de placa d'aproximadament 2 mm.

Per a l'enregistrament i lectura d'informació corresponen cap radial (un per a cada placa) i les plaques s'utilitzen en ambdues superfícies. Durant la rotació de la claveguera, la velocitat dels quals pot ser 3600-7200 rev. / Min, i caps mòbils correspon a dos motors elèctrics.

En aquest cas, el principi bàsic del disc dur de l'ordinador és que la informació està gravada no està en qualsevol lloc, però en un lloc estrictament especificada, anomenada sectors, que estan situades en pistes concèntriques o pistes. Per evitar confusions, s'apliquen normes uniformes. Hi ha l'opinió que els principis dels discos durs en termes de la seva estructura lògica, universal. Per exemple, la mida d'un sector, per a l'estàndard unificat adoptat a tot el món, és de 512 bytes. sectors es divideixen en grups, que són seqüències d'una sèrie de sectors estan al seu torn. I sobretot el disc dur del principi de funcionament referent a això és que l'intercanvi d'informació i grups sencers que acaba de fer (sectors sencers cadenes).

Però, com es llegeix la informació? conduir obres: un disc dur com segueix: Ús d'un cap de lectura especial suport en una direcció radial (helicoïdal) de direcció es mou a la pista desitjada i al seu torn està posicionada sobre un sector determinat, tots els caps es poden moure de forma simultània mitjançant la lectura de la mateixa informació no només de diferents pistes però amb diferents discs (hòsties). Totes les pistes amb els mateixos números ordinals són anomenats cilindres.

És possible seleccionar un altre principi de funcionament d'un disc dur: el cap de lectura més a prop de la superfície magnètica (però no tocar-lo), més gran és la densitat de gravació.

Com és l'escriptura i lectura d'informació?

Els discs durs o discs durs, i per tant han estat cridats magnètica que utilitzen les lleis de la física, el magnetisme formulades per Faraday i Maxwell.

Com ja es va esmentar, les plaques de nemagnitochuvstvitelnogo material de revestiment magnètic s'aplica a un gruix d'uns pocs micròmetres. En funcionament, un camp magnètic que té una anomenada estructura de domini.

Un domini magnètic és un límits de les regions magnetitzades estrictament delimitada ferroaliatges. A més principi de funcionament HDD pot resumir així: en el cas d'un camp magnètic extern, el camp unitat adequada comença a ser guiat amb precisió al llarg de les línies magnètiques i en l'acabament de l'impacte sobre els discos apareixerà zona de romanent en el qual la informació emmagatzemada prèviament contenia en el camp principal .

Per a la creació d'un camp extern és responsable de l'enregistrament del cap de lectura, i la lectura remanència zona, sent oposat al capdavant crea una força electromotriu o EMF. Llavors tot és simple: canviar el EMF correspon a un binari, i la seva absència o cessament - zero. El temps canvia EMF cèl·lula anomenada bits.

A més, la superfície magnètica de les consideracions purament Informàtica es pot associar, com una mena de seqüència de bits de dades de punts. No obstant això, ja que la ubicació d'aquests punts és absolutament impossible calcular amb precisió, en la unitat que esteu algun tipus d'etiqueta pre-especificat que va ajudar a definir la ubicació desitjada. La creació d'aquestes etiquetes es diu format (aproximadament disc dividida en pistes i sectors, agrupats).

L'estructura lògica i principi de funcionament de la unitat de disc dur en termes de format

Pel que fa a les organitzacions HDD lògiques aquí, en primer lloc es troba el format, en el qual hi ha dos tipus principals: un baix nivell (físic) i l'alt nivell (lògica). Sense aquests passos, donant lloc a qualsevol disc dur a un estat de treball no pot parlar. Per obtenir informació sobre com inicialitzar un nou disc dur, que serà discutit per separat.

format de baix nivell requereix un efecte físic en la superfície de la unitat de disc dur, en què els sectors estan situats al llarg de les pistes. És interessant que el principi de la unitat de disc dur és tal que cada sector ha creat la seva pròpia direcció única, que inclou el nombre de sector molt, nombre de pista, en la qual es troba, i el número de placa. D'aquesta manera, l'organització de l'accés directe de memòria del mateix es dirigeix directament a l'adreça indicada, en lloc de buscar la informació correcta sobre la superfície, a causa de la qual cosa s'aconsegueix la velocitat (encara que no és el més important). Tingueu en compte que quan el format de baix nivell s'esborra per complet tota la informació i la seva restauració en la majoria dels casos no pot ser.

Una altra cosa - un format lògic (en sistemes basats en Windows és el format ràpid o Format ràpid). D'altra banda, aquests processos són aplicables a la creació de particions lògiques que representen una determinada àrea del disc dur principal que opera en els mateixos principis.

formatge lògic afecta principalment a l'àrea del sistema, que consisteix en un (registre d'arrencada MBR) sector d'arrencada i la taula de particions, la taula d'assignació d'arxius (FAT, NTFS, i així successivament. D.) i el directori arrel (directori arrel).

Informació de gravació en sectors del clúster es fa a través de diverses parts, en el qual en un clúster no pot contenir dos objectes idèntics (arxius). En realitat, la creació d'una partició lògica, ja que la separa de la partició del sistema principal, de manera que la informació emmagatzemada en ell, si hi havia errors i errors per canviar o eliminació no es veu afectada.

Característiques principals del disc dur

Crec que, en general, principi de funcionament del disc dur d'una mica d'ells. Passem ara a les característiques principals, que donen una visió completa de totes les oportunitats (o desavantatges) dels discs durs moderns.

El principi de les característiques de disc dur i principals pot ser bastant diferent. Per entendre el que està en joc, vam seleccionar els paràmetres més bàsics que caracteritzen tots els coneguts magatzems d'informació de data:

• capacitat (volum);
• interpretació (dades de la velocitat de lectura i escriptura d'accés de la informació);
• interfície (mètode de connexió, el tipus de controlador).

La capacitat és la quantitat total d'informació que pot ser registrats i emmagatzemats en el disc dur. de la indústria de fabricació de HDD està creixent tan ràpidament que avui ha entrat en l'ús de discos durs amb un volum de l'ordre de 2 TB o més. I, ja que es creu que això no és el límit.

Interfície - la característica més significativa. Es determina de quina manera el dispositiu està connectat a la placa base, que controlador s'utilitza com la lectura i l'escriptura es porta a terme, i així successivament. D. Els principals i més comuns d'interfícies considerats IDE, SATA i SCSI.

Els discos amb IDE-interfície diferent baix cost, però, entre les principals desavantatges poden distingir un nombre limitat de dispositius connectats al mateix temps (màxim de quatre) i una velocitat de dades baixa (i fins i tot amb suport d'accés directe a memòria DMA Ultra o protocols Ultra ATA (mode 2 i manera 4). Encara que es creu el seu ús pot augmentar el nivell de velocitat de lectura / escriptura de 16 Mb / s, però la velocitat és molt menor que en la realitat. a més, a manera UDMA requereix la instal·lació de controladors especials, els quals en teoria, hauria de ser subministrat amb la placa base.

Parlar del que el principi de la unitat de disc dur i característiques, no es pot ignorar la interfície SATA, que és la versió successora de IDE ATA. L'avantatge d'aquesta tecnologia és que la velocitat de lectura / escriptura es pot augmentar fins a 100 Mb / s per l'ús del bus d'alta velocitat Fireware IEEE-1394.

Finalment, la interfície SCSI en comparació amb els dos anteriors és la més alta velocitat més flexible i (lectura / velocitat d'escriptura de fins a 160 MB / s i superior). Però hi ha tals unitats de disc dur és gairebé dues vegades més car. Però el nombre de dispositius d'emmagatzematge connectats al mateix temps de set a quinze anys, la connexió es pot realitzar sense desenergizar l'ordinador, i la longitud del cable pot estar en l'ordre de 15-30 metres. En realitat, aquest tipus de disc dur en la seva major part no s'aplica als ordinadors dels usuaris i servidors.

Rendiment caracterització de la velocitat de transmissió i el rendiment de la capacitat d'I / O, el temps de transmissió normalment expressat i la quantitat de dades transmeses en sèrie, i s'expressa en MB / s.

Algunes opcions addicionals

Parlant del que és un principi de treball en el disc dur i els paràmetres que afecten el seu funcionament, no es pot evitar, i algunes característiques addicionals, que poden afectar el rendiment o la vida útil del dispositiu.

Aquí, en primer lloc és la velocitat de rotació, el que afecta directament el temps de recerca i la inicialització (reconeixement) del sector desitjat. Aquest anomenat latent temps de recerca - interval durant el qual la necessitat que el sector es converteix en el cap de lectura. Avui adoptat diversos estàndards per a la velocitat de gir, expressada en revolucions per minut amb el temps de retard en milisegons:

• 3.600-8,33;
• 4.500-6,67;
• 5.400-5,56;
• 7200 - 4.17.

És fàcilment es veu que la més gran sigui la velocitat, menor és el temps gastat en el sector de recerca, i el pla físic - per revolució del disc a la placa de posicionament desitjat punt capçal d'instal·lació.

Un altre paràmetre - la velocitat de transferència interna. A les pistes externes és mínima però augmenta amb una transició gradual a la pista interior. Així, el mateix procés de desfragmentació que representa el moviment de les dades usats freqüentment en l'àrea de més ràpid del disc - no simplement la transferència de la pista interior amb una major velocitat de lectura. velocitat externa té un valor fix i depèn de la interfície utilitzada.

Finalment, un dels punts importants relacionats amb la presència de la pròpia memòria cau o la memòria intermèdia del disc dur. De fet, el disc dur funciona en termes del principi d'ús memòria intermèdia alguna cosa similar a la memòria operativa o virtual. El major mida de memòria cau (128-256 kb), més ràpida serà la unitat de disc dur.

Els principals requisits per HDD

Els requisits bàsics, que en la majoria dels casos es presenten discs durs, no tant. El més important - la llarga vida útil i fiabilitat.

La norma bàsica per a la major part del disc dur es considera la vida de l'ordre de 5-7 anys amb el temps de funcionament de no menys de cinc-cents mil hores, però per a les unitats de gamma alta, la xifra no és inferior a un milió d'hores.

Pel que fa a la fiabilitat, és responsable d'aquesta funció de l'auto-prova SMART, que supervisa l'estat dels elements individuals de la unitat de disc dur, dur a terme un seguiment continu. Sobre la base de les dades recollides es poden generar fins i tot una previsió de la possible aparició de fallades en el futur.

No cal dir que l'usuari no s'ha de fer a un costat. Per exemple, quan s'utilitza HDD extremadament important observar el rang òptim de temperatura (: 0 - 50 ± 10 graus Celsius) per evitar cops, impactes i caigudes disc dur, colpejat per la pols o altres partícules petites, etc. Incidentalment, molts serà .. interessat en saber que les mateixes partícules de fum és aproximadament dues vegades més gran que la distància entre la cap de lectura i la superfície magnètica de la unitat de disc dur, i el cabell humà - 5-10 vegades.

Preguntes inicialitzar el sistema mitjançant la substitució del disc dur

Ara unes paraules sobre el que s'han de prendre mesures, si per alguna raó l'usuari per canviar el disc dur o instal·lar dpolnitelny.

descriure completament el procés no ho farà, i se centrarà només en l'escenari principal. En primer lloc ha de connectar el disc dur i mirar la configuració del BIOS, si es detecta el nou maquinari, en el disc de la secció Administració per inicialitzar i crear el registre d'arrencada, crear un volum simple, assigni un ID (lletra) i formatar amb una opció de sistema de fitxers. Només després que el nou "cargol" és totalment llest per al seu funcionament.

conclusió

Això és tot el que ve a informar els conceptes bàsics de funcionament i el rendiment dels discos durs moderns. El principi de funcionament del disc dur extern no es considera important perquè pràcticament no difereix de la utilitzada per HDD estacionària. L'única diferència és només en el mètode de connexió d'emmagatzematge addicional al seu PC o portàtil. El més comú és una connexió a través d'USB-interfície que està connectat directament a la placa base. Alhora, si es vol garantir el màxim rendiment, és millor utilitzar un estàndard USB 3.0 (port interior de color blau), per descomptat, a condició que el propi disc dur extern amb ell.

Quant a la resta, crec que moltes persones, fins i tot una mica, es va posar de manifest com el disc dur de qualsevol tipus. Potser la informació anterior s'ha donat massa tècnic, el curs de física de l'escola més fins i tot des, però, sense que per a comprendre plenament tots els principis i mètodes bàsics establerts en les tecnologies de producció i aplicació de disc dur no va a entendre.