Новини світу hardware

Для тих, хто не уявляє свого життя без комп’ютерів

Що таке жорсткий диск?

жорсткий диск

Накопичувач на жорстких магнітних дисках, жорсткий диск, хард, HDD, HMDD або вінчестер, (англ.Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD) - що незалежне, перезаписуваний комп'ютерний запам'ятовуючий пристрій . Є основним накопичувачем даних практично у всіх сучасних комп'ютерах .

На відміну від "гнучкого" диска (дискети ), інформація в НЖМД записується на жорсткі (алюмінієві  або скляні) пластини , покриті шаром феромагнітного матеріалу, найчастіше двоокиси хрому . У деяких НЖМД використовується одна пластина, в інших - декілька на одній осі Читаючі головки  у робочому режимі не торкаються поверхні пластин завдяки прошарку набігаючого потоку повітря , утворюваного у поверхні при швидкому обертанні. Відстань між головкою і диском складає декілька нанометрів  (у сучасних дисках 5-10 нм), а відсутність механічного  контакту забезпечує довгий термін служби пристрою. За відсутності обертання дисків, головки знаходяться у шпінделя або за межами диска в безпечній зоні, де виключений їх нештатний контакт з поверхнею дисків.

"Вінчестер"

Назва "вінчестер" накопичувач одержав завдяки фірмі IBM , яка в 1973 року випустила жорсткий диск моделі 3340, що вперше об'єднав в одному нероз'ємному корпусі пластини диска і читаючі головки. При його розробці інженери  використовували коротку внутрішню назву "30-30", що означало два модулі (у максимальній компоновці) по 30 Мб  кожен. Кенет Хотон, керівник проекту, по співзвучності з позначенням популярного мисливськогї  рушниці "Winchester 30-30 " запропонував назвати цей диск "вінчестером".

У Європі  і США  назва "вінчестер" вийшла з вживання в 1990-х роках, в російському і українському ж комп'ютерному сленгу  назва "вінчестер" збереглася, скоротившись до слова "вінт".

 Характеристики

Інтерфейс - набір, що складається з ліній зв'язку, сигналів, посиланих по цих лініях, технічних засобів, що підтримують ці лінії, і правил обміну. Сучасні накопичувачі можуть використовувати інтерфейси ATA  (AT Attachment, він же IDE - Integrated Drive Electronic, він же Parallel ATA), (EIDE), Serial ATA ,SCSI  (Small Computer System Interface), SAS , FireWire , USB , SDIO  і Fibre Channel .

Місткість (англcapacity) - кількість даних, які можуть зберігатися накопичувачем. Місткість сучасних пристроїв досягає 1000 Гб. На відміну від прийнятої в інформатиці  (випадково) системі приставок, що позначають кратну 1024 величини (кило=1024, мега=1 048 576 і т. д.; пізніше для цього були не дуже успішно введені двійкові приставки ), виробниками при позначенні місткості жорстких дисків використовуються кратні 1000 величин. Так, напр., "справжня" місткість жорсткого диска, маркірованого як "200 Гб", складає 186,2 Гб .

Фізичний розмір (форм-фактор) - майже всі сучасні накопичувачі для персональних комп'ютерів  і серверів  мають розмір або 3,5, або 2,5 дюйма . Останні частіше застосовуються в ноутбуках .Інші поширені формати - 1,8 дюйма, 1,3 дюйма і 0,85 дюйма.

Час довільного доступу (англ. random access time) - від 3 до 15 мс , як правило, мінімальним часом володіють серверні диски (наприклад, у Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 мс), найбільшим з актуальних - диски для портативних пристроїв (Seagate Momentus 5400.3 - 12,5 ).

Швидкість обертання шпінделя (англ. spindle speed) - кількість оборотів шпінделя в хвилину. Від цього параметра в значній мірі залежать час доступу і швидкість передачі даних. В даний час випускаються вінчестери з наступними стандартними швидкостями обертання: 4200, 5400 і 7200 (ноутбуки), 7200 і 10 000 (персональні комп'ютери), 10 000 і 15 000 про./хв. (сервери і високопродуктивні робітники станції).

Надійність (англ.  reliability) - визначається як середній час напрацювання на відмову  (Mean Time Between Failures, MTBF ). Технологія SMART (S.M.A.R.T. (англ.  Self Monitoring Analysing and Reporting Technology) - технологія оцінки стану жорсткого диска вбудованою апаратурою самодіагностики, а також механізм прогнозу часу виходу його з ладу.)

Кількість операцій вводу-виводу в секунду - у сучасних дисків це 50 оп./сек при довільному доступі до накопичувача і близько 100 оп./сек при послідовному доступі.

Споживання енергії - важливий чинник для мобільних пристроїв.

Рівень шуму - шум, який виробляє механіка накопичувача при його роботі. Указується в децибелах .Тихими накопичувачами вважаються пристрої з рівнем шуму близько 26 дБ і нижче.

Опірність ударам (англ.  G-shock rating) - опірність накопичувача різким скачкам тиску або ударам, вимірюється в одиницях допустимого перевантаження g у включеному і вимкненому стані.

Швидкість передачі даних (англ. Transfer Rate):

· Внутрішня зона диска: від 44,2 до 74,5 Мб/с

· Зовнішня зона диска: від 74,0 до 111,4 Мб/с

Виробники

Велика частина всіх вінчестерів виробляються всього декількома компаніями: Seagate , Western Digital , Samsung , а також що раніше належав IBM  підрозділом по виробництву дисків фірми Hitachi. Fujitsu  продовжує випускати жорсткі диски для ноутбуків і SCSI -диски, але покинула масовий ринок в 2001 році . Toshiba  є основним виробником 2,5- і 1,8-дюймових ЖД для ноутбуків. Одним з лідерів у виробництві дисків була компанія Maxtor відома своїми "розумними" алгоритмами кешування. У 2006 році  відбулося злиття Seagate і Maxtor. У середині 1990-х років Seagate купила компанію Conner.

Склад пристрою

Жорсткий диск складається з наступних основних вузлів: корпус з міцного сплаву, власне жорсткі диски (пластини) з магнітним покриттям, блок головок з пристроєм позиціонування, електропривод  і блок електроніки.

Всупереч розхожій думці, жорсткі диски не герметичні. Внутрішня порожнина жорсткого диска сполучається з атмосферою через фільтр, здатний затримувати дуже дрібні (декілька мкм ) частинки. Це необхідно для підтримки постійного тиску усередині диска при коливаннях температури корпусу.

Блок електроніки

Блок електроніки обов'язково містить: блок керування, постійний запам'ятовуючий пристрій  (ПЗП), буферну пам'ять, інтерфейсний блок і блок цифрової обробки сигналу .

Інтерфейсний блок забезпечує сполучення електроніки жорсткого диска з рештою системи.

Блок управління є системою управління , що приймає електричні сигнали позиціонування головок, і керуе діями приводом типу "звукова котушка" , комутації інформаційних потоків з різних головок, управління роботою всієї решти вузлів (наприклад, управління швидкістю обертання шпінделя).

Блок ПЗП зберігає керуючі програми для блоків управління і цифрової обробки сигналу, а також службову інформацію вінчестера.

Буферна пам'ять згладжує різницю швидкостей інтерфейсної частини і накопичувача (використовується швидкодіюча статична пам'ять ). Збільшення розміру буферної пам'яті дозволяє збільшити швидкість роботи накопичувача.

Блок цифрової обробки сигналу здійснює очищення зчитаного аналогового сигналу і його декодування  (витягання цифрової інформації). Для цифрової обробки застосовуються різні методи, наприклад метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood - максимальна правдоподібність при неповному відгуку). Здійснюється порівняння прийнятого сигналу із зразками. При цьому вибирається зразок найбільш схожий формою і тимчасовим характеристикам з декодованим сигналом.

 Технології запису даних

Принцип роботи жорстких дисків схожий на роботу магнітофонів. Робоча поверхня диска рухається відносно читаючої головки (наприклад, у вигляді котушки індуктивності із зазором в магнітопроводі ). При подачі змінного електричного струму (при записі) на котушку головки, виникаюче змінне магнітне поле із зазора головки впливає на феромагнетик  поверхні диска і зраджує напрям вектора доменів залежно від величини сигналу. При читанні переміщення доменів у зазора головки приводить до зміни магнітного потоку в магнітопроводі головки, що приводить до виникнення змінного електричного сигналу в котушці із-за ефекту електромагнітної індукції.

Останнім часом для читання застосовують магніторезістівний ефект і використовують в дисках магніторезістівні головки. У них, зміна магнітного поля приводить до зміни опору, залежно від зміни напруженості магнітного поля. Подібні головки дозволяють збільшити вірогідність достовірності прочитаної інформації (особливо при великій щільності запису інформації).

 Історія прогресу накопичувачів

  • 1956 - продаж першого комерційного жорсткого диска, IBM 350  RAMAC, 5 Мб. Він важив біля тонни, займав два ящики - кожен розміром з великий холодильник, а загальний об'єм пам'яті 50 покритих чистим залізом тонких дисків, що оберталися в ньому, діаметром з велику піцу складав 5 мегабайтів · 1980 - перший 5,25-дюймовий Winchester, Shugart ST-506, 5 Мб
  • 1986 - Стандарт SCSI · 1991 - Максимальна місткість 100 Мб  
  • 1995 - Максимальна місткість 2 Гб  
  • 1997 - Максимальна місткість 10 Гб  
  • 1998 - Стандарти UDMA/33 і ATAPI  
  • 1999 - IBM випускає Microdrive місткістю 170 і 340 Мб  
  •  2002 - Узятий бар'єр адресного простору вище 137 Гб  
  •  2003 - Поява SATA · 2005 - Максимальна місткість 500 Гб  
  • 2005 - Стандарт Serial ATA 3G · 2005 - Поява SAS (Serial Attached SCSI)  
  • 2006 - Застосування перпендикулярного методу запису в комерційних накопичувачах
  • 2006 - Поява «гібридних» жорстких дисків, що містять додатковий блок флэш-пам'яті місткістю в одиниці гігабайт  
  •  2007 - Hitachi представляє накопичувач місткістю 1 Тб

Джерело : ru.wikipedia.org

Статті по темі

Тегі: , , ,
Коментарів: 0

No comments yet. Be the first.

Leave a reply

Всі статті: