HDD: funktionssätt och huvuddragen i

Hårddiskar, eller, som de kallas, hårddiskar är en av de viktigaste komponenterna i ett datorsystem. Om alla vet det. Men detta är inte en modern användaren även i princip gissningar om hur hårddisken. Principen för drift i allmänhet, för en grundläggande förståelse för ganska enkelt, men det finns vissa nyanser, vilket ytterligare kommer att diskuteras.

Frågor destination och klassificering av hårddiskar?

Fråga destinations naturligtvis retorisk. Vem som helst, även de mest nybörjar svarade omedelbart att hårddisken (även känd som en hårddisk, aka hårddisk eller HDD) svarade omedelbart att han används för att lagra information.

I allmänhet sant. Glöm inte att på hårddisken, med undantag för operativsystemet och användarfiler skapas av operativsystemet startsektorer, tack vare vilket hon kommer att starta, liksom vissa varumärken som skivan snabbt kan hitta den önskade informationen.

Nuvarande modeller är ganska varierad: vanliga hårddisken, externa hårddiskar, snabba solid-state SSD-enheter, även om det beror på hårddiskarna och accepteras inte. Det föreslås vidare att betrakta enheten och principen HDD drift, om inte i sin helhet så åtminstone i detta, det var tillräckligt för att förstå de grundläggande begrepp och processer.

Observera att det finns en speciell klassificering av dagens hårddisk på vissa grundläggande kriterier, bland vilka är följande:

• Förfarande för lagring av information;
• Typ media;
• metod för att organisera tillgång till information.

Varför är hårddisken kallas hårddisken?

Idag är många människor att tänka på varför hårddiskar kallas hårddiskar tillhör skjutvapen. Det verkar som om det kan finnas likheter mellan de två enheterna?

Termen verkade så långt tillbaka som 1973, när marknaden först dök upp på hårddisken världen, byggandet av som bestod av två separata fack i en lufttät behållare. Kapaciteten för varje avdelning var 30 MB, vilket är anledningen till ingenjörer har gett kodnamnet för skivan "30-30", som var helt i linje med varumärket populära vid den tidpunkt då gun "Winchester, 30-30". Men i början av 90-talet i Amerika och Europa är namnet på nästan gått ur bruk, men är fortfarande populär i den postsovjetiska utrymmet.

Apparaten och principen om HDD operation

Men vi avvika. princip HDD operation kan sammanfattas som processen att läsa eller skriva. Men hur detta hända? För att förstå driften av en magnetisk hårddisk, måste du först lära sig hur det fungerar.

Hårddisken i sig är en uppsättning plattor, kan antalet vilka varierar 4-9 förbundna med varandra genom en axel (axel), kallat en spindel. Plattorna placeras ovanför varandra. I de flesta fall, att materialet för deras tillverkning är aluminium, mässing, keramik, glas och liknande. D. Sig av plattan har en speciell magnetisk beläggning av ett material som kallas diskens, baserat på gamma ferrit oxid, kromoxid, bariumferrit och t. D . Varje platta tjocklek av ca 2 mm.

För inspelning och läsning av information motsvarar radiella huvud (en för varje platta) och plattorna används i båda ytorna. Under spindelrotation, kan hastigheten på vilken vara 3600-7200 varv. / Min, och flytta huvudena motsvarar två elmotorer.

I det här fallet är den grundläggande principen om datorns hårddisk att informationen registreras inte någonstans, men i en strikt angiven plats, som kallas sektorer, som är belägna på koncentriska spår eller spår. För att undvika missförstånd, tillämpa enhetliga regler. Det finns en uppfattning att principerna för hårddiskar i termer av deras logiska struktur, universell. Till exempel storleken på en sektor för enhetlig standard som antagits över hela världen, är 512 byte. sektorerna är uppdelade i kluster, vilka är sekvenser av ett antal sektorer i sin tur. Och särskilt hårddisk den operativa principen i detta avseende är att utbytet av information och just gjort hela kluster (heltal sektorer kedjor).

Men hur läses informationen? driva verk: en hårddisk enligt följande: Med användning av en speciell hållare läshuvud i en radiell (spiralformad) riktnings flyttas till det önskade spåret och vid sin tur är placerad över en given sektor, kan alla huvudena förflyttas samtidigt genom att läsa samma information inte bara från olika spår men med olika skivor (wafers). Alla spår med samma ordningstal kallas cylindrar.

Det är möjligt att välja en annan operativa principen om en hårddisk: läshuvudet närmare den magnetiska ytan (men inte röra den), desto högre inspelningstäthet.

Hur är skrivning och läsning av information?

Hårddiskar eller hårddiskar, och har därför kallats magnetiska att de använder lagar magnetism fysik, formulerade av Faraday och Maxwell.

Såsom redan nämnts, är plattorna i nemagnitochuvstvitelnogo magnetiskt beläggningsmaterial appliceras till en tjocklek av några få mikrometer. I drift, ett magnetfält med en så kallad domänstrukturen.

En magnetisk domän är en strängt avgränsad magnetiserade regiongränserna ferrolegerings. Ytterligare princip HDD operation kan sammanfattas enligt följande: i händelse av ett externt magnetfält, börjar korrekt drivfältet styras exakt längs de magnetiska linjerna och vid slutet av inverkan på skivorna visas remanens zon i vilken den lagrade informationen som tidigare finns i huvudområdet .

För skapandet av ett yttre fält är ansvarig för inspelning läshuvudet och läsning zon remanens, är motsatt huvudet skapar en elektromotorisk kraft eller EMF. Då allt är enkelt: ändra EMF motsvarar en binär, och dess frånvaro eller upphörande - noll. Tiden förändras EMF kallas bit cell.

Vidare kan den magnetiska ytan av de rent Informatik överväganden vara associerade, som en slags punktsekvensdatabitar. Eftersom placeringen av dessa punkter är helt omöjligt att exakt beräkna, på den enhet du vill installera någon form av förutbestämd etikett som hjälpte definierar önskad plats. Skapandet av sådana etiketter kallas formatering (grovt delad disk i spår och sektorer, klustrade).

Den logiska struktur och funktionsprincip hårddisken när det gäller formatering

När det gäller de logiska HDD organisationerna här i första hand finns formatering, där det finns två huvudtyper: en låg nivå (fysiskt) och hög nivå (logik). Utan dessa steg, vilket om någon hårddisk till ett fungerande tillstånd kan inte tala. För information om hur man initiera en ny hårddisk, kommer det att diskuteras separat.

Lågnivåformatering kräver en fysisk effekt på ytan av hårddisken, där sektorerna är belägna längs spåren. Det är intressant att principen om hårddisken är sådan att varje sektor har skapat sin egen unika adress, som omfattar mycket sektornummer, spårnummer, där det ligger och registreringsnummer. Således organisation direkt tillgång till samma minnesadresser direkt från den angivna adressen, snarare än att leta efter rätt information över ytan, varför hastigheten uppnås (även om det är inte det viktigaste). Observera att när lågnivåformatering raderas helt all information och återställa den i de flesta fall inte kan vara.

En annan sak - en logisk format (i Windows-baserade system är den snabbformatering eller Quick format). Dessutom är dessa processer är tillämpliga på skapandet av logiska partitioner som representerar ett visst område av den primära hårddisken som fungerar på samma principer.

Logisk formatering påverkar i första hand systemområdet, som består av en startsektor och partitionstabell (MBR boot record), filallokeringstabellen (FAT, NTFS, och så vidare. D.) och rotkatalogen (Root Directory).

Registrering av uppgifter i sektorer av klustret sker genom flera delar, varvid i ett kluster kan inte innehålla två identiska objekt (filer). Egentligen, skapandet av en logisk partition, eftersom det skiljer den från huvudsystempartitionen, så att den information som lagras på det, om det fanns fel och brister för att ändra eller ta bort påverkas inte.

Huvudegenskaper HDD

Jag tror i princip allmänna HDD drift av en liten förstådd. Vi övergår nu till de viktigaste funktionerna, som ger en helhetsbild av alla de möjligheter (eller nackdelar) av moderna hårddiskar.

Principen om hårddisken och huvuddragen kan vara helt annorlunda. För att förstå vad som står på spel, vi väljer de mest grundläggande parametrarna som kännetecknar alla kända aktuell information butiker:

• kapacitet (volym);
• prestanda (dataåtkomst hastighet läsning och skrivning av information);
• gränssnittet (anslutningsmetoden, controller typ).

Kapaciteten är den totala mängden information som kan spelas in och lagras på hårddisken. HDD industrin växer så snabbt att idag har ingått använda hårddiskar med volymer av storleksordningen 2 TB eller mer. Och detta är inte gränsen eftersom man tror.

Interface - den viktigaste egenskap. Den bestämmer vilken väg enheten är ansluten till moderkortet, som controller används som läs- och skriv utförs, och så vidare. D. De stora och vanligaste gränssnitten betraktas IDE, SATA och SCSI.

Skivor med IDE-gränssnitt annorlunda låg kostnad, emellertid, bland de största nackdelarna kan särskilja ett begränsat antal samtidigt anslutna enheter (maximalt fyra) och en låg datahastighet (och även med stöd direkt minnesåtkomst Ultra DMA eller protokoll Ultra ATA (Läge 2 och Läge 4). Även om man tror deras användning kan öka graden av läs / skrivhastighet på 16 MB / s, men hastigheten är mycket lägre än i verkligheten. Förutom att UDMA mode kräver installation av speciella drivrutiner som i teorin bör det förses med moderkortet.

Tala om vad principen om hårddisken och funktioner kan du inte bortse från SATA-gränssnitt, som är efterföljaren version av IDE ATA. Fördelen med denna teknik är att läs / skrivhastigheten kan ökas till 100 Mb / s genom användning av höghastighetsbuss Fire IEEE-1394.

Slutligen är SCSI-gränssnitt, jämfört med de två föregående det mest flexibla och högsta hastighet (läs / skrivhastighet på upp till 160MB / s och högre). Men det finns sådana hårddiskar är nästan dubbelt så dyrt. Men antalet samtidigt anslutna lagringsenheter som sträcker sig 7-15, kan utföras anslutningen utan de-aktivering av datorn och kabellängden kan vara i storleksordningen 15-30 meter. Egentligen behöver den här typen av hårddisk för det mesta inte gälla användardatorer och servrar.

Prestanda som kännetecknar sändningshastighet och genomströmning av I / O-kapacitet, vanligen uttryckt sändningstid och mängden data som sänds i serie, och uttrycks i MB / s.

Några ytterligare alternativ

Att tala om vad som är en hård princip skiva arbetande och vilka parametrar påverkar dess funktion, inte kan undvikas, och några extra funktioner, som kan påverka prestanda eller livslängd enheten.

Här, i första hand är rotationshastigheten, vilket direkt påverkar sökningen och initiering tid (erkännande) för den önskade sektorn. Denna så kallade latent söktid - intervall under vilket behovet av branschen vänder sig till läshuvudet. Idag antagit flera standarder för spindelhastighet, uttryckt i varv per minut med tidsfördröjningen i millisekunder:

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

Det är lätt att se att ju högre hastighet, desto mindre tid på sökandet sektorn, och det fysiska planet - genom revolution av skivan till installationshornspunkten önskad positioneringsplattan.

En annan parameter - den interna överföringshastigheten. På de yttre spåren är minimal men ökar med en gradvis övergång till den inre banan. Sålunda, samma defragmenteringsprocessen representerar rörelsen av ofta använda data i den snabbaste området på skivan - inte bara en överföring av den inre spår med större hastighet läsning. Extern hastighet har ett fast värde och beror på gränssnitt som används.

Slutligen, en av de viktiga punkterna i samband med förekomsten av hårddiskens egen cache eller buffert. I själva verket fungerar hårddisken när det gäller principen om buffert använda något som liknar den operativa eller virtuellt minne. Den större cachestorlek (128-256 kb), desto snabbare hårddisk.

De viktigaste kraven för HDD

Grundläggande krav, som i de flesta fall presenteras hårddiskar, inte så mycket. Det viktigaste - lång livslängd och tillförlitlighet.

Den grundläggande standard för de flesta HDD anses livslängden i storleksordningen 5-7 år med drifttiden av inte mindre än fem hundra tusen timmar, men för high-end-enheter, är siffran inte är mindre än en miljon timmar.

När det gäller tillförlitlighet, är ansvarig för denna funktion SMART självtest, som övervakar status för de enskilda elementen i hårddisken, utföra kontinuerlig övervakning. På grundval av de insamlade uppgifterna kan genereras även en prognos för eventuell utseende av fel i framtiden.

Det är självklart att användaren inte ska stå åt sidan. Till exempel, när man använder HDD oerhört viktigt att observera det optimala temperaturområdet (0 - 50 ± 10 grader Celsius) för att undvika stötar, påverkan och faller hårddisk, slå av damm eller andra små partiklar, etc. För övrigt många kommer att vara .. intresserad av att veta att samma rökpartiklar är ungefär dubbelt större än avståndet mellan läshuvudet och magnetisk yta av hårddisken och människohår - 5-10 gånger.

Frågor initiera systemet genom att ersätta hårddisken

Nu några ord om vilka åtgärder som skall vidtas, om det av någon anledning för användaren att ändra hårddisken eller installera dpolnitelny.

Fullt beskriva processen kommer inte, och kommer att fokusera enbart på stora scenen. Först måste du ansluta hårddisken och titta i BIOS-inställningarna, om den nya hårdvaran upptäcks i förvaltningssektionen disken för att initiera och skapa boot record, skapa en enkel volym, tilldelar ett ID (bokstav) och formatera med ett urval av filsystem. Först efter att den nya "skruven" är helt klar för drift.

slutsats

Det är allt som kommer att informera grunderna i funktion och prestanda hos moderna hårddiskar. Principen för driften av den externa hårddisken anses inte vara viktigt eftersom det praktiskt taget inte skiljer sig från den som används för stationära hårddisken. Den enda skillnaden är bara i metoden för att ansluta ytterligare lagringsutrymme till din PC eller laptop. Det vanligaste är en anslutning via USB-interface som är direkt ansluten till moderkortet. Samtidigt, om du vill för att säkerställa maximal prestanda, är det bättre att använda en standard USB 3.0 (port inne blåfärgad), naturligtvis under förutsättning att den externa hårddisken själv stöder.

För övrigt, jag tror att många människor även lite, stod det klart hur hårddisken av något slag. Kanske det ovanstående har fått för mycket teknisk information, den jämnare från skolan fysik naturligtvis, men utan att till fullo förstå alla de grundläggande principer och metoder som fastställs på hårddisken produktions- och applikationsteknologier kommer inte att förstå.