Trdi disk: načelo delovanja in osnovne značilnosti

Trdi diski ali trdi diski so eden najpomembnejših komponent računalniškega sistema. Vsi vedo o tem. Ampak tukaj ni vsak sodoben uporabnik, celo načeloma, ugiba o tem, kako deluje trdi disk. Načelo dela na splošno za osnovno razumevanje je precej preprosto, vendar so tu še njene nianse, o katerih bomo še razpravljali.

Vprašanja o dodeljevanju in razvrščanju trdih diskov? Ciljno vprašanje je seveda retorično. Vsak uporabnik, tudi na vstopni ravni, bo takoj povedal, da se bo trdi disk (trdi disk ali trdi disk ali trdi disk) takoj odzval, da služi za shranjevanje informacij.


Na splošno in na splošno je res. Ne pozabite, da so na trdem disku, poleg operacijskega sistema in uporabniških datotek, ustvarjeni tudi zagonski sektorji OZ, ki se tudi zaženejo, pa tudi nekatere oznake, na katerih lahko disk hitro najde potrebne informacije. Sodobni modeli so precej raznoliki: navadni trdi diski, zunanji trdi diski, hitri diski SSD, čeprav jih je težko pripisati trdim diskom in jih ne sprejmete. Nato se predlaga, da se naprava in načelo trdega diska, če ne v celoti, upošteva vsaj na tak način, da je dovolj za razumevanje osnovnih pojmov in procesov. Upoštevajte, da obstaja tudi posebna klasifikacija sodobnih trdih diskov, ki temelji na nekaterih glavnih merilih, med katerimi je mogoče razlikovati med naslednjimi:
  • metodashranjevanje informacij;
  • vrsta medijev;
  • način organiziranja dostopa do informacij.
  • Zakaj je trdi disk imenovan trdi disk?

    Danes mnogi uporabniki razmišljajo, zakaj se trdi diski imenujejo trdi diski, ki so povezani z osebnim orožjem. Zdi se, da bi lahko bila skupna med tema dvema napravama?


    Že sam izraz se je pojavil leta 1973, ko se je na trgu pojavil prvi HDD na svetu, katerega zasnova je sestavljala dva ločena oddelka v eni zapečateni posodi. Zmogljivost vsakega oddelka je bila 30 MB, zaradi česar so inženirji dali diskovno kodno ime "30-30", ki je bila v tistem času popolnoma združljiva z znamko priljubljene Winchester 30-30 pištole. Res je, da je v zgodnjih devetdesetih letih v Ameriki in Evropi to ime praktično prišlo iz uporabe, a še vedno ostaja priljubljeno na postsovjetskem prostoru.

    Naprava in načelo trdega diska

    Toda bili smo raztreseni. Načelo trdega diska je mogoče na kratko opisati kot postopek branja ali pisanja informacij. Toda kako se to dogaja? Da bi razumeli načelo trdega diska, se morate najprej naučiti, kako je urejen.
    Trdi disk je niz plošč, katerih število se lahko spreminja od štirih do devetih, povezanih z gredjo (osjo), ki se imenuje vreteno. Plošče so ena nad drugo. Pogosto so materiali za njihovo izdelavo aluminij, medenina, keramika, steklo itd. Iste plošče imajo poseben magnetni premaz v oblikimaterial, imenovan krožnik, na osnovi gama feritnega oksida, kromovega oksida, barijevega ferita itd. Vsaka taka ploščica je debela približno 2 mm.
    Radialne glave (ena za vsako ploščo) ustrezajo beleženju in branju informacij, obe plošči pa se uporabljata v ploščah. Za vrtenje vretena je hitrost lahko od 3600 do 7200 vrt /min, premik glave pa ustreza dvema električnima motorjema.
    V tem primeru je osnovno načelo trdega diska računalnika, da informacije niso zapisane na napačnem mestu, temveč na strogo določenih lokacijah, ki se imenujejo sektorji, ki se nahajajo na koncentričnih poteh ali tirih. Da bi se izognili zmedi, se uporabljajo skupna pravila. To pomeni, da so načela trdega diska v smislu njihove logične strukture univerzalna. Tako je na primer velikost enega sektorja, sprejetega za en standard po vsem svetu, 512 bajtov. Po drugi strani so grozdi razdeljeni na sektorje, ki so sekvence, ki so sosednje sektorjem. Vendar pa so posebnosti načela trdega diska v tem pogledu, da izmenjavo informacij natančno izvajajo celotni grozdi (celo število sektorskih verig). Toda kako je branje informacij? Principi pogona na trdih magnetnih diskih so naslednji: s pomočjo posebne glave za branje v radialni (spiralni) smeri se premakne na želeno progo in pri obračanju je postavljena nadglede na sektor, lahko vsaka glava se premakne v času, branje iste informacije, ne samo iz različnih poteh, vendar z različnimi diski (rezine). Vse skladbe z enakimi serijskimi številkami se imenujejo valjev. Možno je, da izberete drugo načelo trdega diska: bližje glavi prebere magnetno površino (ne ji), višjo gostoto snemanja.

    Ker je snemanje in branje podatkov?

    trdi disk ali diske, in zato so bili imenovani magnetni, ki jih uporabljajo zakone fizike magnetizma, ki ga Faraday in Maxwell oblikovana.
    Kot je bilo omenjeno, je plošča z nemahnytochuvstvytelnoho području uporablja magnetno prevleko, katere debelina je le nekaj mikrometrov. V operaciji, magnetno polje, ki ima tako imenovano domene strukturo. Magnetna domena je strogo omejena meje namagneten regija ferozlitine. Nato lahko načelo trdega diska na kratko opisali takole: v primeru zunanjega magnetnega polja se začne, da se vozi prav osredotočiti strogo vzdolž magnetnih silnic in prenehanju vpliva na diskih pojavijo preostale magnetizacije cone, v katerih se podatki shranjeni in ki je bil prej glavno področje. Z ustvarjanjem zunanjega polja v zapisu ustreza branje glavo, branje območje in preostalo magnetizacijo, da je v sprednjem delu glave, ustvarja elektromotorne sile ali EMF. Potem je vse, kar je preprosta: spremeniti EMF za enoto v binarno kodo in njenihodsotnost ali prekinitev - nič. Čas za spremembo EMF se imenuje bitni element. Poleg tega je lahko magnetna površina izključno za informatiko povezana z določenim zaporedjem informacijskih bitov. Ker pa natančne lokacije takšnih točk ni mogoče izračunati, morajo biti na disku določene vnaprej določene oznake, ki so pomagale določiti lokacijo. Ustvarjanje takšnih oznak se imenuje oblikovanje (grobo rečeno, delitev diska na poti in sektorje, združene v grozde).

    Logična struktura in načelo trdega diska v smislu oblikovanja

    Kar zadeva logično organizacijo HDD, je tukaj prvo mesto ravno oblikovanje, ki razlikuje med dvema glavnima tipoma: nizko (fizično) in visoko (logično). Brez teh korakov ni treba govoriti o tem, kako vstaviti trdi disk v delovno stanje. Način zagona novega trdega diska bo omenjen ločeno.
    Oblikovanje na nizki ravni vključuje fizični vpliv na površino HDD, ki ustvarja sektorje vzdolž tirov. Zanimivo je, da je načelo trdega diska takšno, da ima vsak ustvarjen sektor svoj edinstven naslov, ki vključuje številko sektorja, številko proge, na kateri se nahaja, in stran plošče. Tako se pri organiziranju neposrednega dostopa do istega RAM-a dostopa neposredno na danem naslovu, namesto da bi iskali zahtevane informacije po površini, zaradi česar je dosežena hitrost (čeprav to ni najpomembnejše). Bodite pozorniUpoštevajte, da se pri nizkem formatiranju popolnoma izbrišejo vse informacije in v večini primerov jih ni mogoče obnoviti.
    Druga stvar je logično oblikovanje (v sistemih Windows je hitro oblikovanje ali hitra oblika). Poleg tega ti postopki veljajo za ustvarjanje logičnih particij, ki predstavljajo določeno področje glavnega trdega diska in delujejo na enakih načelih. Logično oblikovanje se dotika predvsem področja sistema, ki ga sestavljajo zagonski sektor in tabele particij (zagonski zapis zagonskega zapisa), tabele za dodeljevanje datotek (FAT, NTFS itd.) In korenski imenik (Root Directory). Snemanje informacij v sektorjih poteka preko grozda v več delih, v eni gruči pa ne morejo vsebovati dveh enakih objektov (datotek). Pravzaprav ustvarjanje logične particije, saj bi jo ločili od glavne sistemske particije, ki ima za posledico informacije, shranjene na njej, v primeru napak in napak pri spremembi ali brisanju ni nagnjeno.

    Glavne značilnosti trdega diska

    Zdi se, da je na splošno trdi disk malo jasnejši. Zdaj pa se obrnemo na glavne značilnosti, ki dajejo popolno sliko vseh možnosti (ali slabosti) sodobnih trdih diskov. Načelo trdega diska in osnovne značilnosti je lahko povsem drugačno. Da bi razumeli, o čem govorimo, bomo izpostavili glavne parametre, ki označujejo vse znane današnje pomnilniške medije:
  • zmogljivost (obseg);
  • zmogljivost (hitrost dostopa do podatkov,branje in pisanje informacij);
  • vmesnik (način povezave, tip krmilnika).
  • Kapaciteta predstavlja skupno količino informacij, ki jih je mogoče posneti in shraniti na trdi disk. Industrija trdega diska se razvija tako hitro, da se danes uporabljajo trdi diski s prostornino približno 2 TB in več. Verjamejo, da to ni meja. Vmesnik je najpomembnejša značilnost. Določa natančno, kako se naprava poveže z matično ploščo, kateri krmilnik se uporablja, kako brati in pisati, itd. Glavni in najpogosteje uporabljeni vmesniki so IDE, SATA in SCSI. Diski z IDE vmesnikom imajo nizko vrednost, vendar je med glavnimi pomanjkljivostmi omejeno število istočasno povezanih naprav (do štiri) in nizke hitrosti prenosa podatkov (in tudi s podporo neposrednega dostopa do Ultra DMA pomnilnika ali Ultra ATA (način 2 in Čeprav je njihova uporaba verjetno povečala hitrost branja /pisanja na 16 Mb /s, v resnici pa je hitrost precej nižja, poleg tega pa je za uporabo načina UDMA potrebno namestiti posebnega gonilnika, ki je, v skladu z idejo. , bi morali biti opremljeni z matično ploščo.Če želite govoriti o tem, kaj sestavlja načelo trdega diska in značilnosti, je nemogoče obiti vmesnik SATA, ki je naslednik različice IDE ATA. Prednost te tehnologije je v tem, da je hitrost branja /pisanja zaradi uporabe visokohitrostnih pnevmatik lahko zvišamo na 100 Mb /sFireware IEEE-1394.
    Nazadnje je vmesnik SCSI v primerjavi s prejšnjima najbolj prilagodljiv in najhitrejši (hitrost zapisovanja /hitrost branja doseže 160 MB /s in več). Toda stroški takšnih trdih diskov so skoraj dvakrat dražji. Toda število hkrati povezanih naprav za shranjevanje podatkov je od sedem do petnajst, povezava se lahko izvede brez napajanja računalnika, dolžina kabla pa je lahko približno 15-30 metrov. Pravzaprav se ta tip trdega diska večinoma ne uporablja na uporabnikovem računalniku, ampak na strežniku. Hitrost, ki označuje hitrost prenosa in pasovno širino I /O, se običajno izraža s prenosnim časom in količino prenesenih serijskih podatkov, ki se prenašajo in izražajo v Mb /s.

    Nekateri dodatni parametri

    Ko govorimo o tem, kaj sestavlja načelo delovanja trdega diska in kateri parametri vplivajo na njegovo delovanje, ne moremo obiti strani in nekaterih dodatnih značilnosti, ki so lahko odvisne od hitrosti ali celo življenja naprave. Tu je na prvem mestu hitrost vrtenja, ki neposredno vpliva na čas iskanja in inicializacije (prepoznavanja) želenega sektorja. Ta tako imenovani skriti čas iskanja je interval, v katerem se zahtevani sektor vrne, da prebere glavo. Danes je sprejetih več standardov za hitrost vretena, izraženo v vrtljajih na minuto s časovno zakasnitvijo v milisekundah:
  • 3600 - 833;
  • 4500 - 667;
  • 5400-555;
  • 7200-417.
  • Ni težko videti, da večja kot je hitrost, manj časa je porabljenegaza iskanje sektorjev in na fizični ravni - za pogon diska pred namestitvijo na glavo želene pozicijske točke plošče. Drugi parameter je hitrost notranjega prenosa. Na zunanjih poteh je minimalen, vendar se povečuje s postopnim prehodom na notranje poti. Tako isti proces defragmentacije, ki je gibanje pogosto uporabljenih podatkov na najhitrejših območjih diskov, ni nič drugega kot prenos na notranjo pot z večjo hitrostjo branja. Zunanja hitrost ima fiksne vrednosti in je neposredno odvisna od uporabljenega vmesnika. Končno, ena od pomembnih vprašanj je prisotnost lastnega predpomnilnika ali medpomnilnika v trdem disku. V bistvu je načelo trdega diska v smislu uporabe medpomnilnika nekaj podobnega operativnemu ali navideznemu pomnilniku. Večja količina pomnilnika (128-256 Kb), hitrejši bo trdi disk.

    Glavne zahteve za HDD

    Osnovne zahteve, ki so v večini primerov naložene na trde diske, niso tako velike. Glavna stvar je dolga življenjska doba in zanesljivost. Glavni standard za večino HDD-jev je življenjska doba približno 5-7 let s časom trajanja najmanj petsto tisoč ur, toda za visoke trde diske je ta številka vsaj milijon ur. Glede na zanesljivost je funkcija samopreskusa S. M. A. T., ki spremlja stanje posameznih elementov trdega diska, skladna s stalnim spremljanjem. Na podlagi zbranih podatkov se lahko oblikuje celo določena napovedmorebitnih napak v prihodnosti. Samoumevno je, da uporabnika ne smemo pustiti na miru. Na primer, pri delu s trdim diskom je izjemno pomembno, da vzdržujete optimalni temperaturni režim (0 - 50 ± 10 stopinj Celzija), da se izognete tresenju, udarcem in padcem trdega diska, ga udarite s prahom ali drugimi majhnimi delci itd. zanimivo je vedeti, da so isti delci tobačnega dima približno dvakratna razdalja med bralno glavo in magnetno površino trdega diska, človeški lasje pa 5-10-krat.

    Inicializacijsko vprašanje v sistemu pri zamenjavi trdega diska

    Zdaj nekaj besed o tem, kakšno dejanje je treba sprejeti, če je uporabnik iz nekega razloga spremenil trdi disk ali namestil ločen disk.
    Tega procesa ne bomo v celoti opisali, temveč se bomo zadrževali le na glavnih stopnjah. Najprej morate povezati trdi disk in si ogledati nastavitve BIOS-a, določiti novo strojno opremo, v administraciji diskov inicializirati in ustvariti zagonski zapis, ustvariti preprost, dodeliti identifikator (črko) in izvesti oblikovanje z izbiro datotečnega sistema. Šele potem bo novi vijak popolnoma pripravljen za delo.

    Sklep

    Tukaj pravzaprav vse, kar se na kratko nanaša na temelje delovanja in značilnosti sodobnih trdih diskov. Načelo delovanja zunanjega trdega diska načeloma ni upoštevano, saj se praktično ne razlikuje od tistega, ki se uporablja za stacionarne trde diske. Edina razlika je samonačin priključitve dodatnega pogona na računalnik ali prenosni računalnik. Najpogostejša je povezava prek vmesnika USB, ki je neposredno povezan z matično ploščo. V tem primeru, če želite zagotoviti maksimalno zmogljivost, je bolje uporabiti standardni USB 3.0 (vrata so pobarvana modro), seveda pod pogojem, da jo podpira zunanji trdi disk. Na drug način se mi zdi, da je vsaj malo postalo jasno, kako trdi disk kakršnih koli funkcij. Mogoče, zgoraj je bilo dano veliko tehničnih informacij, še toliko bolj tudi iz fizičnega tečaja šole, vendar brez tega, da bi popolnoma razumeli vsa osnovna načela in metode, določene v tehnologiji proizvodnje in uporabe HDD, ne bodo razumeli.

    Sorodne publikacije