Pevné disky alebo, ako sa nazývajú pevné disky, sú jednou z najdôležitejších komponentov počítačového systému. Každý o tom vie. Ale tu nie je každý moderný používateľ, ani v princípe, odhaduje, ako funguje pevný disk. Princíp práce vo všeobecnosti pre základné porozumenie je pomerne jednoduchý, ale tu sú jeho nuansy, ktoré budú ďalej diskutované.

Otázky týkajúce sa priradenia a klasifikácie pevných diskov?

Cieľová otázka, samozrejme, je rétorická. Každý používateľ, dokonca aj na vstupnej úrovni, okamžite povedie, že pevný disk (pevný disk alebo pevný disk alebo pevný disk) okamžite odpovie, že slúži na ukladanie informácií.


Vo všeobecnosti a vo všeobecnosti je to pravda. Nezabúdajte, že na pevnom disku sa okrem operačného systému a používateľských súborov vytvárajú zavádzacie sektory OZ, ktoré spúšťajú, ako aj niektoré štítky, na ktorých môže disk rýchlo nájsť informácie, ktoré potrebujete. Moderné modely sú pomerne rozmanité: bežné HDD, externé pevné disky, vysokorýchlostné jednotky SSD, hoci je ťažké priradiť k pevným diskom a nie sú akceptované. Ďalej sa navrhuje zvážiť zariadenie a princíp pevného disku, ak nie úplne, potom prinajmenšom takým spôsobom, aby bol dostatočný na pochopenie základných pojmov a procesov. Upozorňujeme, že existuje aj špeciálna klasifikácia moderných pevných diskov založených na niektorých hlavných kritériách, medzi ktorými je možné rozlíšiť:

metóduuchovávanie informácií;

typ média;

spôsob organizácie prístupu k informáciám.

Prečo je pevný disk nazývaný pevný disk?

V súčasnej dobe, mnoho užívateľov myslí, prečo pevných diskov volal Winchester týkajúcich sa ručných zbraní. Zdá sa, že medzi týmito dvoma zariadeniami by mohlo byť spoločné?


Výraz bol už v roku 1973, kedy bol trh prvý pevný disk na svete, výstavba, ktorá sa skladala z dvoch oddelených v uzavretej nádobe. Každá kapacita oddiel 30 MB, čo je dôvod, prečo inžinieri dali disk krycie meno "30-30", ktorý bol úplne súhlasný s populárnej značky, zatiaľ čo puška «Winchester 30-30». Avšak, na začiatku 90. rokov v Amerike a Európe, meno je takmer mimo prevádzky, ale je stále populárny v bývalom Sovietskom zväze.

Zariadenie a princíp pevného disku

Ale boli sme rozptýlení. Princíp pevného disku možno stručne opísať ako proces čítania alebo zápisu informácií. Ale ako sa to deje? Aby sme pochopili princíp pevných diskov, musíte najprv naučiť, ako je usporiadaný. Samotný pevný disk je sada dosiek, ktorých počet sa môže meniť od štyroch do deviatich prepojené hriadeľa (osi), ktorý sa nazýva vreteno. Dosky sú jedna nad druhou. Najbežnejším materiálom na ich výrobu, sú hliník, mosadz, keramika, sklo, a tak ďalej. D. Sami magnetickej dosky majú špeciálnu povrchovou úpravou v podobemateriál nazývaný tanier, na báze oxidu gama-feritu, oxidu chrómu, báriového feritu atď. Každá takáto hrúbka dosky je asi 2 mm.
Radiálne hlavy (jedna pre každú dosku) zodpovedajú záznamu a čítaniu informácií a obidva povrchy sa používajú na doskách. Na otáčanie vretena, ktorého rýchlosť môže byť od 3600 do 7200 ot /min, a posun hlavy zodpovedá dvom elektromotorom. V tomto prípade je základným princípom pevného disku počítača, že informácie nie sú napísané na nesprávnom mieste, ale v presne definovaných polohách, ktoré sa nazývajú sektory, ktoré sú umiestnené na sústredných cestách alebo tratiach. Aby sa zabránilo nejasnostiam, platia spoločné pravidlá. Znamená to, že princípy pevných diskov, pokiaľ ide o ich logickú štruktúru, sú univerzálne. Takže napríklad veľkosť jedného sektora, prijatého pre jeden štandard na celom svete, je 512 bajtov. Na druhej strane sú zhluky rozdelené do sektorov, ktoré sú sekvencie, ktoré sú priľahlé k sektorom. Zásadami princípu pevného disku v tomto ohľade však spočíva v tom, že výmena informácií presne vykonávajú celé zoskupenia (celý počet sektorových reťazcov). Ale ako čítať informácie? Princípy pohonu na pevných magnetických diskoch sú nasledovné: Pomocou špeciálnej konzoly čítací hlava v radiálnom (špirálovom) smere sa pohybuje na požadovanú dráhu a pri otáčaní je umiestnená naddané odvetvie, každá hlava sa môže pohybovať v čase, čítanie rovnaké informácie nielen z rôznych ciest, ale s rôznymi diskami (oplátky). Všetky skladby s identickými sekvenčnými číslami sa nazývajú valce. Je možné zvoliť iný princíp pevného disku: čím bližšie k hlave prečíta magnetický povrch (nie ona), vyššiu hustotu záznamu.

Ako sa zaznamenáva a číta informácie?

Jednotka pevného disku alebo diskov, a preto sa nazýva magnetická, že používajú fyzikálne zákony magnetizmu, formulované Faraday a Maxwell.
Ako už bolo uvedené, na dosky z nemagneticky citlivého materiálu sa nanáša magnetický povlak s hrúbkou len niekoľkých mikrometrov. V procese práce je magnetické pole, ktoré má takzvanú doménovú štruktúru. Magnetic doména je prísne obmedzené hranice magnetizované región drahé. Ďalej princíp pevného disku možno stručne opísať takto: v prípade vonkajšieho magnetického poľa sa začne riadiť sám hneď sústrediť výhradne pozdĺž magnetických siločiar a ukončenie vplyvu na diskoch sa objavujú zvyškové magnetizácie zóny, v ktorej sú informácie uložené a ktorý bol predtým v hlavné pole. Vytvorením vonkajšieho poľa v zázname ktorému zodpovedá čítacie hlavy, čítanie časť a zostatkovej magnetizácie, pričom v prednej časti hlavy, vytvára elektromotorické silu alebo EMF. Nasleduje všetko jednoduché: zmena EMF zodpovedá zmene v binárnom kóde a to jeabsencia alebo ukončenie - nula. Čas na zmenu EMF sa nazýva bitový prvok. Navyše, magnetický povrch čisto pre informatiku môže byť spojený ako určitá bodová sekvencia informačných bitov. Avšak, pretože umiestnenie týchto bodov nemožno presne vypočítať, pohon musí byť nastavený vopred stanovený žiadny štítok, ktorý pomohol definovať požadované miesto. Vytvorenie takých značiek sa nazýva formátovania (zhruba rozdelenie na stopy a sektory: v zhlukoch).

logická štruktúra a princíp pevného disku, pokiaľ ide o formát

Vzhľadom na logickú organizáciu HDD, tu na prvom mieste je formátovanie, čo sú dva základné typy: low-level (fyzické) a high-level (logický). Bez týchto krokov nie je potrebné hovoriť o tom, ako uviesť pevný disk do pracovného stavu. Spustenie nového pevného disku bude uvedené samostatne. Formátovanie na nízkej úrovni zahŕňa fyzický dopad na povrch HDD, ktorý vytvára sektory pozdĺž trate. Zaujímavé je, že princíp pevného disku tak, aby každý sektor vytvoril jedinečnú adresu, ktorá zahŕňa množstvo sektorov, počet stôp na ktorom sa nachádza, a telefónne stranu dosky. To znamená, že organizácia priamy prístup rovnakej adresy pamäte priamo na danú adresu, skôr ako hľadať správne informácie po povrchu, a tým dosahuje výkon (aj keď to nie je najdôležitejšie). Venujte pozornosťUpozorňujeme, že pri vykonávaní formátovania na nízkej úrovni sú úplne všetky informácie vymazané a vo väčšine prípadov nie je možné ich obnoviť. Ďalšia vec je logické formátovanie (v systéme Windows je to rýchle formátovanie alebo rýchle formátovanie). Okrem toho sa tieto procesy vzťahujú na vytváranie logických oddielov, ktoré predstavujú určitú oblasť hlavného pevného disku a pracujú na rovnakých princípoch. Logické formátovanie sa dotýka hlavne systémovej oblasti, ktorá pozostáva zo zavádzacieho sektora a tabuliek oddielov (zavádzací záznam bootovacieho záznamu), tabuliek alokácie súborov (FAT, NTFS atď.) A koreňového adresára (koreňový adresár). Zaznamenávanie informácií v sektoroch sa uskutočňuje prostredníctvom klastra v niekoľkých častiach av jednom klastri nemôže obsahovať dva identické objekty (súbory). Vytvorenie logického oddielu, pretože by to oddelilo od hlavného systémového oddielu a viedlo k uloženiu informácií v prípade chýb a zlyhaní zmeny alebo odstránenia, nie je náchylné.

Hlavné vlastnosti HDD

Zdá sa, že vo všeobecnosti je pevný disk o niečo jasnejší. Teraz sa pozrime na hlavné charakteristiky, ktoré poskytujú úplný obraz o všetkých možnostiach (alebo nevýhodách) moderných pevných diskov. Princíp pevného disku a základné vlastnosti môžu byť úplne odlišné. Aby sme pochopili, o čom hovoríme, budeme zdôrazňovať hlavné parametre, ktoré charakterizujú všetky známe dnešné pamäťové médiá:

kapacita (objem);

výkon (rýchlosť prístupu k údajom,čítanie a písanie informácií);

rozhranie (spôsob pripojenia, typ regulátora).

Kapacita predstavuje celkové množstvo informácií, ktoré možno zaznamenať a uložiť na pevnom disku. Priemysel na výrobu HDD, že dnes vyvíja tak rýchlo uzavrela používania pevných diskov s objemom asi 2 TB a vyššie. A verí, to nie je limit. Rozhranie je najdôležitejším prvkom. To určuje, akým spôsobom je zariadenie pripojené k radiču na základnej doske, ktorá je používaná, ako sa čítanie a písanie, a tak ďalej. D. Hlavné a najbežnejšie rozhrania sú považované IDE, SATA a SCSI. Disky s rozhraním IDE sú rôzne nízke náklady, ale medzi hlavné nevýhody môžu identifikovať obmedzený počet súčasne pripojených zariadení (až štyri) a nízkou rýchlosťou prenosu dát (a to aj s podporou DMA Ultra DMA protokoly alebo Ultra ATA (režim 2 a 4 režim). Aj keď sa predpokladá ich použitie môže zvýšiť rýchlosť čítania /zápisu až 16 MB /s, ale v skutočnosti je rýchlosť je oveľa nižšia. Okrem toho, aby používal režim UDMA vyžaduje inštaláciu špeciálneho ovládača, čo teoreticky By mal byť dodávaný so základnou doskou. Hovoriť o tom, čo predstavuje princíp pevného disku a výkonu, nemôžete ignorovať rozhranie SATA, ktoré je nástupcom verzie IDE ATA. Výhodou tejto technológie je, že rýchlosť čítanie /zápis môže byť zvýšená na 100 Mb /s vďaka použitiu vysokorýchlostných pneumatíkPožiarny prístroj IEEE-1394. Napokon, SCSI rozhranie v porovnaní s predchádzajúcim dvoma je najviac flexibilné a najväčšiu rýchlosť (rýchlosť čítania /zápisu do 160 Mb /s a ​​vyššie). Ale náklady na takéto pevné disky sú takmer dvakrát drahšie. Ale počet súčasne pripojených úložných zariadení v rozmedzí od siedmich do pätnástich rokov, pripojenie možno vykonať bez zatemnenie počítača a káblovej dĺžky môže byť asi 15 až 30 metrov. V skutočnosti sa tento typ HDD používa väčšinou nie na užívateľskom počítači, ale na serveri. Výkon charakterizujúce rýchlosť a šírku pásma I /O prenos sa zvyčajne vyjadruje čas a objem prenášaných dát usporiadané postupne a vyjadrená v MB /s.

Niektoré ďalšie možnosti

Keď už hovoríme o tom, čo je princíp pevného disku a nastavenia vplyv na jeho fungovanie, nemôžeme ignorovať niektoré ďalšie funkcie, ktoré môžu závisieť od výkonu či dokonca celú dobu životnosti zariadenia. Tu, v prvom rade prejaveného rýchlosti, čo priamo ovplyvňuje vyhľadávania a inicializácia (rozpoznávanie) požadovanej sektor. Táto takzvaná latentnej vyhľadávanie - interval, počas ktorého nutné sektor sa vráti do čítacie hlavy. Dnes je prijatých niekoľko noriem pre rýchlosť vretena vyjadrená v otáčkach za minútu s časovým oneskorením v milisekundách:

3600 - 833;

4500 - 667;

5400-555;

7200 - 417.

Je ľahké vidieť, že čím vyššia rýchlosť, tým menej časuna vyhľadávanie sektorov a vo fyzickej rovine - na pohon disku pred inštaláciou pre hlavu požadovaného polohovacieho bodu dosky. Ďalším parametrom je interná prenosová rýchlosť. Na vonkajších cestách je minimálna, ale zvyšuje sa s postupným prechodom na vnútorné cesty. Takže ten istý defragmentačný proces, ktorý je pohybom často používaných dát v najrýchlejších diskových oblastiach, nie je nič iné ako prechod na vnútornú cestu s vyššou rýchlosťou čítania. Externá rýchlosť má pevné hodnoty a závisí priamo od použitého rozhrania. A nakoniec, jednou z dôležitých otázok je prítomnosť vlastnej vyrovnávacej pamäte alebo vyrovnávacej pamäte na pevnom disku. V zásade platí, že princíp pevného disku z hľadiska používania vyrovnávacej pamäte je niečo ako operačná alebo virtuálna pamäť. Čím väčšie je množstvo vyrovnávacej pamäte (128-256 kB), tým rýchlejšie bude fungovať pevný disk.

Hlavné požiadavky na pevný disk

Základné požiadavky, ktoré sú vo väčšine prípadov uložené na pevných diskoch, nie sú toľko. Hlavná vec je dlhá životnosť a spoľahlivosť. Hlavným štandardom pre väčšinu pevných diskov je predpokladaná dĺžka života približne 5-7 rokov s trvaním najmenej päťstotisíc hodín, ale pre high-end pevné disky je tento počet najmenej milión hodín. Pokiaľ ide o spoľahlivosť, funkcia autotestu S. M. A. R. T., ktorá sleduje stav jednotlivých prvkov pevného disku, je v súlade s priebežným monitorovaním. Na základe zhromaždených údajov je možné vytvoriť aj určitú prognózumožné poruchy v budúcnosti. Je samozrejmé, že používateľ by nemal zostať sám. Napríklad, pri práci s HDD veľmi dôležité dodržiavať optimálne teplotné podmienky (0 - 50 ± 10 ° C), aby sa zabránilo rázov, hrbole a padá pevný disk, hit jej prach alebo iné malé častice a tak ďalej D. Mimochodom, mnoho. bude zaujímavé vedieť, že rovnaké častice tabakového dymu sú približne dvojnásobkom vzdialenosti medzi čítacou hlavou a magnetickým povrchom pevného disku a ľudskými vlasmi - 5-10 krát.

Otázka inicializáciu systému nahradením pevného disku

Teraz pár slov o tom, čo je potrebné urobiť, ak z nejakého dôvodu, že používateľ zmenil pevný disk alebo nastaviť dpolnytelnыy. Tento proces nebudeme úplne popísať, ale budeme sa venovať iba hlavným etapám. Po prvé, musíte pripojiť pevný disk a zobraziť nastavenia BIOS, definoval nové vybavenie do správy diskov vykonať inicializáciu a vytvoriť spúšťacie položku vytvoriť prostý fakt ho ID (list) a s možnosťou formátovať súborový systém priradiť. Až potom bude nový "skrutka" úplne pripravený na prácu.

Záver

Tu sa v skutočnosti všetko stručne týka základov fungovania a vlastností moderných pevných diskov. Princíp fungovania externého pevného disku sa v zásade nepovažuje, pretože sa prakticky nelíši od toho, čo sa používa pre stacionárne pevné disky. Jediný rozdiel je ibaspôsob pripojenia prídavnej jednotky k počítaču alebo prenosnému počítaču. Najbežnejšie je pripojenie cez rozhranie USB, ktoré je priamo spojené s základnou doskou. V tomto prípade, ak chcete dosiahnuť maximálny výkon, je lepšie používať štandardný USB 3.0 (vnútorný port je namaľovaný modrou farbou) samozrejme za predpokladu, že ho samotný externý pevný disk podporuje. Inak sa mi zdá, že aspoň trochu sa stalo jasné, ako funguje pevný disk akéhokoľvek typu. Možno, vyššie sme dostali veľa technických informácií, ešte viac aj z kurzu fyziky v škole, avšak bez toho, aby sme úplne porozumeli všetkým základným princípom a metódam stanoveným v technológii výroby a používania HDD, nebudú rozumieť.