Od čega se sastoje tvrdi diskovi? Tvrdi disk: princip rada i glavne karakteristike

tvrdi disk (tvrdi disk, HDD) - memorija s slučajnim pristupom (uređaj za pohranu informacija) temeljena na principu magnetskog snimanja. To je glavni medij za pohranu u većini računala.

Za razliku od " Fleksibilno» disk ( disketa), informacije u HDD snimljene na tvrdim (aluminijskim ili staklenim) pločama obloženim slojem feromagnetskog materijala, najčešće krom-dioksida – magnetski diskovi. U HDD koriste se jedan ili više umetaka na jednoj osi. Glave za očitavanje u načinu rada ne dodiruju površinu ploča zbog sloja strujanja zraka koji se formira u blizini površine tijekom brzog okretanja. Udaljenost između glave i diska je nekoliko nanometara, a odsutnost mehaničkog kontakta osigurava dug radni vijek uređaja. U nedostatku rotacije diska, glave se nalaze na vretenu ili izvan diska u sigurnoj zoni, gdje je isključen njihov nenormalan kontakt s površinom diskova.

Prvi tvrdi disk

U 1957 godine od strane firme IBM razvijen je prvi tvrdi disk, a razvijen je i prije nastanka osobnog računala. Za njega bi morao platiti “urednu” svotu, iako je imao samo 5 MB. Zatim je razvijen tvrdi disk s kapacitetom 10 MB posebno za osobno računalo IBM PC XT. Winchester je imao sve 30 staze i više o tome 30 sektora u svakoj stazi. " Winchesters"- tako su se tvrdi diskovi počeli zvati, ako skraćeno, onda" Uintami“, To je proizašlo iz analogije s označavanjem karabina tvrtke Winchester - "30/30", koji je bio višestruko napunjen.

Radi jasnoće, pogledajmo 3,5 inča SATA disk. Bit će to Seagate ST31000333AS.

Zeleni tekstolit s bakrenim stazama, priključcima za napajanje i SATA nazvana elektronička ploča ili upravljačka ploča (P tiskana ploča, PCB). Koristi se za upravljanje radom tvrdog diska. Crno aluminijsko kućište i njegov sadržaj nazivaju se HDA ( Sklop glave i diska, HDA), stručnjaci to nazivaju i " staklenka". Naziva se i tijelo bez sadržaja HDA (baza).

Uklonimo sada tiskanu ploču i ispitajmo komponente postavljene na nju.

Prvo što vam upada u oči je veliki čip koji se nalazi u sredini - mikrokontroler, odnosno procesor (Mikrokontrolerska jedinica, MCU) . Na modernim tvrdim diskovima mikrokontroler se zapravo sastoji od dva dijela CPU(Središnja procesorska jedinica, CPU), koji vrši sve izračune i kanal čitaj/piši (čitaj/piši kanal)- poseban uređaj koji pretvara analogni signal koji dolazi iz glava u digitalne podatke tijekom operacije čitanja i kodira digitalne podatke u analogni signal tijekom operacije upisivanja. Procesor ima portove ulaz-izlaz (IO portovi) za upravljanje ostalim komponentama smještenim na tiskanoj pločici i prijenos podataka putem SATA sučelje.

Memorijski čip je uobičajeno DDR SDRAM memorija. Količina memorije određuje veličinu predmemorije tvrdog diska. Memorija je instalirana na ovoj pločici Samsung DDR volumen 32 MB, što u teoriji daje disku predmemoriju 32 MB(i to je upravo iznos koji je naveden u tehničkim karakteristikama tvrdog diska), ali to nije sasvim točno. Činjenica je da je memorija logično podijeljena na međuspremnik memorija (predmemorija) i memoriju firmvera. Procesor treba malo memorije za učitavanje modula firmvera. Koliko je poznato, samo Hitachi/IBM naznačiti stvarni volumen cache u opisu tehničkih karakteristika; u odnosu na druge diskove, o volumenu cache može se samo nagađati.

Sljedeći čip je upravljački kontroler motora i glavne jedinice, ili "uvijanje" (Kontroler motora glasovne zavojnice, VCM kontroler). Osim toga, ovaj čip kontrolira sekundarne izvore napajanja smještene na ploči, iz kojih se napaja procesor i prepojačalo-prekidač čip (predpojačalo, pretpojačalo) nalazi u HDA. To je glavni potrošač energije na tiskanoj ploči. Kontrolira rotaciju vretena i kretanje glava. Jezgra VCM kontroler može raditi čak i na temperaturi od 100°C.

Dio firmvera diska je pohranjen u brza memorija. Kada se napajanje uključi na disk, mikrokontroler učitava sadržaj flash čipa u memoriju i počinje izvršavati kod. Bez ispravno učitanog koda, disk se neće htjeti niti pokrenuti. Ako na ploči nema flash čipa, onda je ugrađen u mikrokontroler.

Senzor vibracija (senzor udara) reagira na potres opasno za disk i šalje signal kontroleru o tome VCM. VCM kontroler odmah parkira glave i može zaustaviti okretanje diska. Teoretski, ovaj mehanizam bi trebao zaštititi pogon od dodatnih oštećenja, ali u praksi ne radi, pa nemojte ispuštati diskove. Na nekim diskovima senzor vibracije je vrlo osjetljiv i reagira na najmanju vibraciju. Podaci primljeni od senzora dopuštaju kontrolor VCM ispravan pokret glave. Na takvim diskovima su instalirana najmanje dva senzora vibracija.

Na ploči je još jedan zaštitni uređaj - Suzbijanje prolaznog napona (TVS). Štiti ploču od napona. S udarom struje TVS pregori, stvarajući kratki spoj na masu. Ova ploča ima dvije TVS, za 5 i 12 volti.

Razmotrite hermetički blok.

Ispod ploče su kontakti motora i glava. Osim toga, na tijelu diska postoji mala, gotovo neprimjetna rupa (otvor za dah). Služi za izjednačavanje pritiska. Mnogi ljudi misle da postoji vakuum unutar tvrdog diska. Zapravo nije. Ova rupa omogućuje disku da izjednači tlak unutar i izvan kontejnera. S unutarnje strane je rupa prekriven filterom za dah koji zadržava čestice prašine i vlage.

Pogledajmo sada unutar prostora za zadržavanje. Skinite poklopac diska.

Sam poklopac nije ništa posebno. To je samo komad metala s gumenom brtvom kako bi se spriječila prašina.

Razmislite o popunjavanju prostora za zadržavanje.

Dragocjene informacije pohranjene su na metalnim diskovima, tzv palačinke ili Pperaje (tanjuri). Na fotografiji vidite gornju ploču. Ploče su izrađene od poliranog aluminija ili stakla i prekrivene su s nekoliko slojeva različitih sastava, uključujući i feromagnetsku tvar, na kojoj se, zapravo, pohranjuju podaci. Između palačinki, kao i iznad njihovog vrha, vidimo posebne tanjure tzv separatori ili separatori (prigušnici ili separatori). Potrebni su za izjednačavanje protoka zraka i smanjenje akustične buke. U pravilu su izrađeni od aluminija ili plastike. Aluminijski separatori uspješniji su u hlađenju zraka unutar zatvorenog prostora.

Glave za čitanje i pisanje (glave), montiran na krajevima nosača magnetske glave, ili HSA (glavni sklop, HSA). parking zona- to je područje u kojem bi trebale biti glave zdravog diska ako se vreteno zaustavi. Kod ovog diska zona za parkiranje se nalazi bliže vretenu, kao što se vidi na fotografiji.

Na nekim pogonima parkiranje se obavlja na posebnim plastičnim parkirnim mjestima koja se nalaze izvan ploča.

HDD je precizan mehanizam za pozicioniranje i za pravilno funkcioniranje zahtijeva vrlo čist zrak. Tijekom uporabe unutar tvrdog diska mogu se stvoriti mikroskopske čestice metala i masnoće. Za odmah čišćenje zraka unutar diska postoji recirkulacijski filtar. Ovo je uređaj visoke tehnologije koji neprestano skuplja i hvata najsitnije čestice. Filter se nalazi na putu strujanja zraka nastalih rotacijom ploča.

Uklonimo gornji magnet i vidimo što se ispod njega krije.

Tvrdi diskovi koriste vrlo snažne neodimijske magnete. Ovi magneti su toliko snažni da mogu podići težinu 1300 puta veći od svojih. Stoga nemojte stavljati prst između magneta i metala ili drugog magneta - udarac će biti vrlo osjetljiv. Ova fotografija prikazuje ograničenja. BMG. Njihov zadatak je ograničiti kretanje glava, ostavljajući ih na površini ploča. BMG limiteri različiti modeli su različito raspoređeni, ali uvijek su dva, koriste se na svim modernim tvrdim diskovima. Na našem pogonu, drugi limiter se nalazi na donjem magnetu.

Evo vidimo ovdje zavojnica (glasovna zavojnica), koji je dio glavne jedinice. Nastaju svitak i magneti BMG pogon (motor glasovne zavojnice, VCM). Pogon i blok magnetskih glava, oblik pozicioner- naprava koja pomiče glave. Crni plastični komad složenog oblika zove se zasun (zasun aktuatora). To je obrambeni mehanizam koji oslobađa BMG nakon što motor vretena postigne određeni broj okretaja. To se događa zbog pritiska strujanja zraka. Zasun štiti glave od neželjenih pokreta u položaju za parkiranje.

Sada uklonimo blok magnetskih glava.

Preciznost i glatko kretanje BMG poduprt preciznim ležajem. Najveći detalj BMG, izrađen od legure aluminija, koji se obično naziva zagrada ili klackalica (ruka). Na kraju klackalice nalaze se glave na opružnom ovjesu (glavni sklop kardanskog zgloba, HGA). Glave i klackalice obično isporučuju različiti proizvođači. Fleksibilni kabel (fleksibilni tiskani krug, FPC) ide na kontaktnu ploču, spajanje s upravljačkom pločom.

Razmotrite komponente BMG više.

Zavojnica spojena na kabel.

Ležaj.

Sljedeća fotografija pokazuje BMG kontakti.

Brtva osigurava nepropusnost veze. Dakle, zrak može ući u unutrašnjost diska i glavne jedinice samo kroz otvor za izjednačavanje tlaka. Kontakti na ovom disku presvučeni su tankim slojem zlata radi poboljšanja vodljivosti.

Ovo je klasični rocker dizajn.

Mali crni komadići na krajevima opružnih vješalica nazivaju se klizači. Mnogi izvori ukazuju da su klizači i glave jedno te isto. Zapravo, klizač pomaže čitati i pisati informacije podižući glavu iznad površine palačinki. Na modernim tvrdim diskovima glave se pomiču na daljinu 5-10 nanometara s površine palačinki. Za usporedbu, ljudska kosa ima promjer oko 25000 nanometara. Ako neka čestica dospije ispod klizača, može doći do pregrijavanja glava uslijed trenja i njihovog kvara, zbog čega je čistoća zraka unutar kontejnera toliko važna. Sami elementi za čitanje i pisanje nalaze se na kraju klizača. Toliko su male da se mogu vidjeti samo dobrim mikroskopom.

Kao što vidite, površina klizača nije ravna, ima aerodinamičke utore. Oni pomažu u stabilizaciji visine leta klizača. Nastaje zrak ispod klizača zračni jastuk (zračna nosiva površina, ABS). Zračni jastuk održava let klizača gotovo paralelan s površinom palačinke.

Evo još jedne slike klizača

Ovdje su jasno vidljivi kontakti glave.

Ovo je još jedan važan dio. BMG, o čemu još nije bilo riječi. Zove se str pretpojačalo (predpojačalo, pretpojačalo). pretpojačalo- ovo je čip koji kontrolira glave i pojačava signal koji dolazi do ili od njih.

pretpojačalo nalazi se upravo u BMG iz vrlo jednostavnog razloga - signal koji dolazi iz glava je vrlo slab. Na modernim pogonima ima frekvenciju od oko 1 GHz. Iznesete li pretpojačalo iz zatvorenog prostora, tako slab signal bit će jako oslabljen na putu do kontrolne ploče.

Više staza vodi od pretpojačala do glava (desno) nego do područja zadržavanja (lijevo). Činjenica je da tvrdi disk ne može istovremeno raditi s više od jedne glave (par elemenata za pisanje i čitanje). Tvrdi disk šalje signale pretpojačalu, a ono odabire glavu kojoj tvrdi disk trenutno pristupa. Ovaj tvrdi disk ima šest staza koje vode do svake glave. Zašto toliko? Jedna staza je mljevena, još dvije su za elemente za čitanje i pisanje. Sljedeće dvije staze služe za upravljanje mini aktuatorima, posebnim piezoelektričnim ili magnetskim uređajima koji mogu pomicati ili okretati klizač. To pomaže u preciznijem postavljanju položaja glava iznad staze. Posljednji put vodi do grijača. Grijač služi za kontrolu visine leta glava. Grijač prenosi toplinu na ovjes koji povezuje klizač i klackalicu. Vješalica je izrađena od dvije legure s različitim karakteristikama toplinskog širenja. Kada se zagrije, ovjes se savija prema površini palačinke, čime se smanjuje visina leta glave. Kada se ohladi, suspenzija se izravna.

U ovom članku ćemo govoriti samo o tvrdim diskovima (HDD), odnosno o medijima na magnetskim diskovima. O SSD-u bit će sljedeći članak.

Što je tvrdi disk

Po tradiciji, pogledajmo definiciju tvrdog diska na Wikipediji:
Tvrdi disk (vijak, tvrdi disk, tvrdi disk, HDD, HDD, HMDD) je uređaj za pohranu s slučajnim pristupom koji se temelji na principu magnetskog snimanja.
Koriste se u velikoj većini računala, kao i zasebno povezani uređaji za pohranu sigurnosnih kopija podataka, kao pohrana datoteka itd.
Hajdemo malo shvatiti. Sviđa mi se izraz "tvrdi disk". Ovih pet riječi prenose cijeli smisao. HDD je uređaj čija je namjena pohranjivanje podataka snimljenih na njemu dulje vrijeme. HDD-ovi se temelje na tvrdim (aluminijskim) diskovima s posebnim premazom, na koji se podaci bilježe pomoću posebnih glava.
Neću detaljno razmatrati sam proces snimanja - zapravo, ovo je fizika zadnjih razreda škole i siguran sam da nemate želju ulaziti u to, a članak uopće nije o tome.
Obratimo pažnju i na sintagmu: "random access" što, grubo rečeno, znači da mi (računalo) u svakom trenutku možemo pročitati informaciju s bilo kojeg dijela željeznice.
Važno je da HDD memorija nije nestabilna, odnosno nije važno je li priključeno napajanje ili ne, podaci snimljeni na uređaju neće nigdje nestati. Ovo je važna razlika između trajne memorije računala i privremene memorije (RAM).
Gledajući tvrdi disk računala u stvarnom životu, nećete vidjeti nikakve diskove ili glave, jer je sve to skriveno u zatvorenom kućištu (hermetička zona). Izvana, tvrdi disk izgleda ovako.
Mislim da razumijete što je HDD. Krenuti dalje.

Zašto je računalu potreban tvrdi disk?

Razmislite što je HDD u računalu, odnosno kakvu ulogu ima u PC-u. Jasno je da pohranjuje podatke, ali kako i što. Ovdje ističemo sljedeće funkcije HDD-a:
- Pohrana OS, korisničkog softvera i njihovih postavki;
- Pohrana korisničkih datoteka: glazbe, videa, slika, dokumenata itd.;
- Korištenje dijela prostora na tvrdom disku za pohranu podataka koji ne staju u RAM (paging file) ili pohranjivanje sadržaja RAM-a tijekom korištenja stanja mirovanja;
- Kao što vidite, tvrdi disk računala nije samo smetlište fotografija, glazbe i videa. Pohranjuje cijeli operativni sustav, a osim toga, tvrdi disk pomaže nositi se s opterećenjem RAM-a, preuzimajući neke od njegovih funkcija.

Od čega se sastoji tvrdi disk?

Djelomično smo spomenuli komponente tvrdog diska, sada ćemo se s tim pozabaviti detaljnije. Dakle, glavne komponente HDD-a:
- Kućište - štiti mehanizme tvrdog diska od prašine i vlage. U pravilu je nepropusna za zrak tako da ista vlaga i prašina ne uđu unutra;
- Diskovi (palačinke) - ploče izrađene od određene metalne legure, obostrano presvučene, na koje se bilježe podaci. Broj ploča može biti različit - od jedne (u proračunskim opcijama) do nekoliko;
- Motor - na čijem su vretenu učvršćene palačinke;
- Blok glava - dizajn od poluga (klackalica) povezanih između sebe i glava. Dio tvrdog diska koji na njega čita i zapisuje informacije. Za jednu palačinku koristi se par glava, jer i gornji i donji dio rade;
- Uređaj za pozicioniranje (aktuator) - mehanizam koji pokreće blok glava. Sastoji se od para trajnih neodimijskih magneta i zavojnice smještene na kraju glavne jedinice;
- Kontroler - elektronički mikro krug koji kontrolira rad HDD-a;
- Parking zona - mjesto unutar tvrdog diska uz diskove ili na njihovoj unutarnjoj strani, gdje se glave spuštaju (parkiraju) za vrijeme mirovanja, kako se ne bi oštetila radna površina palačinki.
Tako jednostavan uređaj za tvrdi disk. Nastala je prije mnogo godina, a već duže vrijeme na njoj nisu napravljene nikakve temeljne promjene. I idemo dalje.

Kako radi tvrdi disk

Nakon što se HDD dovede do napajanja, motor, na čijem su vretenu pričvršćene palačinke, počinje se okretati. Dobivši brzinu kojom se stvara konstantna struja zraka u blizini površine diskova, glave se počinju kretati.
Ovaj slijed (prvo se diskovi zavrte, a zatim glave počnu raditi) je neophodan kako bi glave lebdjele nad pločama zbog nastalog strujanja zraka. Da, nikada ne dodiruju površinu diskova, inače bi se potonji odmah oštetili. Međutim, udaljenost od površine magnetskih ploča do glava je toliko mala (~10 nm) da se ne može vidjeti golim okom.
Nakon pokretanja, prije svega, čitaju se servisne informacije o stanju tvrdog diska i druge potrebne informacije o njemu, koje se nalaze na takozvanoj nulti stazi. Tek tada počinje rad s podacima.
Informacije o tvrdom disku računala bilježe se na stazama, koje su, pak, podijeljene u sektore (takva pizza izrezana na komade). Za pisanje datoteka, nekoliko sektora se kombinira u klaster, što je najmanje mjesto gdje se datoteka može napisati.
Uz takvo "horizontalno" particioniranje diska, postoji i uvjetno "vertikalno". Budući da su sve glave kombinirane, uvijek su postavljene iznad istog broja zapisa, svaka preko svog diska. Dakle, tijekom rada HDD-a, glave, takoreći, crtaju cilindar.
Dok HDD radi, zapravo izvodi dvije naredbe: čitanje i pisanje. Kada je potrebno izvršiti naredbu pisanja, izračunava se površina na disku gdje će se izvršiti, zatim se postavljaju glave i, zapravo, naredba se izvršava. Zatim se provjerava rezultat. Osim što podatke zapisuju izravno na disk, informacije također završavaju u njegovoj predmemoriji.
Ako kontroler primi naredbu za čitanje, prije svega provjerava prisutnost potrebnih informacija u predmemoriji. Ako ga nema, ponovno se izračunaju koordinate za pozicioniranje glava, zatim se glave pozicioniraju i očitaju se podaci.
Nakon završetka rada, kada nestane napajanje tvrdog diska, glave se automatski parkiraju u zoni parkiranja.
Ovako općenito funkcionira tvrdi disk računala. U stvarnosti je sve puno kompliciranije, ali prosječnom korisniku, najvjerojatnije, takvi detalji ne trebaju, pa ćemo završiti ovaj odjeljak i nastaviti dalje.

Vrste tvrdih diskova i njihovi proizvođači

Danas na tržištu postoje zapravo tri glavna proizvođača tvrdih diskova: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. U potpunosti pokrivaju potražnju za uređajima svih vrsta i zahtjeva. Ostale tvrtke su ili otišle u stečaj, ili ih je preuzeo netko iz glavne tri, ili su se preprofilirali.
Ako govorimo o vrstama HDD-a, oni se mogu podijeliti na ovaj način:

1. Za prijenosna računala - glavni parametar je veličina uređaja od 2,5 inča. To im omogućuje da se kompaktno smjeste u kućište prijenosnog računala;
2. Za PC - u ovom slučaju moguće je koristiti i 2,5″ tvrdi disk, ali se u pravilu koristi 3,5 inča;
3. Vanjski tvrdi diskovi - uređaji koji su odvojeno spojeni na PC / prijenosno računalo, najčešće djeluju kao pohrana datoteka.
Postoji i posebna vrsta tvrdih diskova - za poslužitelje. Oni su identični konvencionalnim računalima, ali se mogu razlikovati po sučeljima za povezivanje i većim performansama.

Sve ostale podjele HDD-a na vrste proizlaze iz njihovih karakteristika, pa ćemo ih razmotriti.

Specifikacije tvrdog diska

Dakle, glavne karakteristike tvrdog diska računala:

Veličina je mjera maksimalne količine podataka koja može stati na disk. Prva stvar na koju obično gledaju pri odabiru HDD-a. Ova brojka može doseći 10 TB, iako se za kućno računalo češće bira 500 GB - 1 TB;
- Faktor oblika - veličina tvrdog diska. Najčešći su 3,5 i 2,5 inča. Kao što je gore spomenuto, 2,5″ u većini slučajeva ugrađeni su u prijenosna računala. Također se koriste u vanjskim tvrdim diskovima. 3,5″ je instaliran na računalu i na poslužitelju. Faktor oblika također utječe na volumen, budući da više podataka može stati na veći disk;
- Brzina vretena - kojom se brzinom vrte palačinke. Najčešći su 4200, 5400, 7200 i 10000 o/min. Ova karakteristika izravno utječe na performanse, kao i na cijenu uređaja. Što je brzina veća, to su obje vrijednosti veće;
- Sučelje - način (vrsta konektora) za spajanje HDD-a na računalo. Najpopularnije sučelje za interne tvrde diskove danas je SATA (starija računala koriste IDE). Vanjski tvrdi diskovi se obično povezuju putem USB-a ili FireWire-a. Osim navedenih, postoje i druga sučelja kao što su SCSI, SAS;
- Veličina međuspremnika (cache memorija) - vrsta brze memorije (po vrsti RAM-a) instalirane na HDD kontroleru, namijenjene za privremenu pohranu podataka kojima se najčešće pristupa. Veličina međuspremnika može biti 16, 32 ili 64 MB;
- Vrijeme slučajnog pristupa - vrijeme tijekom kojeg HDD zajamčeno može pisati ili čitati s bilo kojeg dijela diska. Ona varira od 3 do 15 ms;

Osim gore navedenih karakteristika, možete pronaći i pokazatelje kao što su:

Brzina prijenosa podataka;
- Broj I/O operacija u sekundi;
- Razina buke;
- Pouzdanost;
- Otpornost na udarce i sl.;
Na račun karakteristika HDD-a, to je sve.

Pogon tvrdog diska (HDD) \ HDD (Hard Disk Drive) \ tvrdi disk (nosač) je materijalni objekt sposoban pohranjivati informacije.

Informacijski akumulatori mogu se klasificirati prema sljedećim značajkama:

način pohrane informacija: magnetoelektrični, optički, magneto-optički;
vrsta nositelja informacija: pogoni na disketnim i tvrdim magnetskim diskovima, optički i magneto-optički diskovi, magnetska vrpca, čvrsti memorijski elementi;
način organiziranja pristupa informacijama - pogoni izravnog, sekvencijalnog i blokiranog pristupa;
vrsta uređaja za pohranu informacija - ugrađeni (interni), vanjski, autonomni, mobilni (nosivi) itd.

Značajan dio medija za pohranu informacija koji se trenutno koristi temelji se na magnetskim medijima.

Uređaj s tvrdim diskom

Tvrdi disk sadrži skup ploča, koje su najčešće metalni diskovi presvučeni magnetskim materijalom – pločom (gama ferit oksid, barijev ferit, krom oksid...) i međusobno povezani pomoću vretena (osovina, osovina).
Sami diskovi (debljine otprilike 2 mm) izrađeni su od aluminija, mesinga, keramike ili stakla. (vidi sliku)

Za snimanje se koriste obje površine diskova. Korišteno 4-9 ploče. Osovina se okreće velikom konstantnom brzinom (3600-7200 o/min)
Rotacija diskova i radikalno pomicanje glava provode se pomoću 2 elektromotori.
Podaci se pišu ili čitaju pomoću glave za pisanje/čitanje po jedan za svaku površinu diska. Broj glava jednak je broju radnih površina svih diskova.

Snimanje informacija na disk vrši se na strogo određenim mjestima – koncentrično staze (trake) . Staze su podijeljene na sektorima. Jedan sektor sadrži 512 bajtova informacija.

Razmjena podataka između RAM-a i NMD-a provodi se uzastopno cijelim brojem (cluster). Klastera- lanci uzastopnih sektora (1,2,3,4,…)

Posebna motor pomoću zagrade, postavlja glavu za čitanje/pisanje preko zadane staze (pomiče je u radijalnom smjeru).
Kada se disk zakrene, glava se nalazi iznad željenog sektora. Očito je da se sve glave pomiču istovremeno, a glave čitanja podataka kreću se istovremeno i čitaju informacije s istih staza na različitim pogonima s istih staza na različitim diskovima.

Zovu se zapisi tvrdog diska s istim rednim brojem na različitim tvrdim diskovima cilindar .
Glave za čitanje/pisanje kreću se duž površine ploče. Što je glava bliža površini diska bez dodirivanja, to je veća dopuštena gustoća snimanja.

Uređaj tvrdog diska

Magnetski princip čitanja i pisanja informacija

princip magnetskog snimanja

Fizički temelji procesa snimanja i reprodukcije informacija na magnetskim medijima postavljeni su u radovima fizičara M. Faradayja (1791. - 1867.) i D. K. Maxwella (1831. - 1879.).

Na magnetskim medijima za pohranu digitalno se snimanje izvodi na magnetski osjetljivom materijalu. Takvi materijali uključuju neke vrste željeznih oksida, nikla, kobalta i njegovih spojeva, legure, kao i magnetoplaste i magnetoelaste s viskoznom plastikom i gumom, mikropraškasti magnetski materijali.

Magnetni premaz je debeo nekoliko mikrometara. Premaz se nanosi na nemagnetsku podlogu, koja je različita plastika za magnetske vrpce i diskete, te aluminijske legure i kompozitni materijali podloge za tvrde diskove. Magnetska prevlaka diska ima domensku strukturu, t.j. sastoji se od mnogo magnetiziranih sitnih čestica.

Magnetska domena (od latinskog dominium - posjedovanje) - ovo je mikroskopsko, jednoliko magnetizirano područje u feromagnetskim uzorcima, odvojeno od susjednih područja tankim prijelaznim slojevima (stijenkama domene).

Pod utjecajem vanjskog magnetskog polja, intrinzična magnetska polja domena su orijentirana u skladu sa smjerom linija magnetskog polja. Nakon prestanka djelovanja vanjskog polja, na površini domene nastaju zone preostale magnetizacije. Zbog ovog svojstva, informacije se pohranjuju na magnetskom nosaču, djelujući u magnetskom polju.

Prilikom snimanja informacija, pomoću magnetske glave stvara se vanjsko magnetsko polje. U procesu čitanja informacija, zone preostale magnetizacije, koje se nalaze nasuprot magnetske glave, induciraju u njoj elektromotornu silu (EMF) prilikom čitanja.

Shema snimanja i čitanja s magnetskog diska data je na slici 3.1 Promjena smjera EMF-a u određenom vremenskom razdoblju identificira se binarnom jedinicom, a odsutnost te promjene identificira se s nulom. Ovaj vremenski period se zove bitni element.

Površina magnetskog nosača smatra se nizom točkastih položaja, od kojih je svaki povezan s bitom informacija. Budući da lokacija ovih pozicija nije točno određena, snimka zahtijeva prethodno nanesene oznake koje pomažu locirati tražene pozicije snimanja. Da biste primijenili takve oznake sinkronizacije, disk se mora podijeliti na staze.
i sektori - formatiranje .

Organizacija brzog pristupa informacijama na disku važan je korak u pohrani podataka. Online pristup bilo kojem dijelu površine diska osiguran je, prvo, brzom rotacijom i, drugo, pomicanjem magnetske glave za čitanje/pisanje duž radijusa diska.
Disketa se okreće brzinom od 300-360 o/min, a tvrdi disk - 3600-7200 o/min.

Logička jedinica tvrdog diska

Magnetni disk u početku nije spreman za rad. Da bi se doveo u radno stanje, mora biti formatirano, tj. struktura diska mora biti kreirana.

Struktura (oznaka) diska se stvara tijekom procesa formatiranja.

Formatiranje magnetni diskovi uključuju 2 stupnja:

fizičko oblikovanje (niska razina)
logično (visoka razina).

Tijekom fizičkog formatiranja radna površina diska se dijeli na odvojena područja tzv sektori, koji se nalaze uz koncentrične kružnice – putove.

Osim toga, određuju se sektori neprikladni za bilježenje podataka, oni se označavaju kao loše kako bi se izbjegla njihova upotreba. Svaki sektor je najmanja jedinica podataka na disku i ima svoju adresu za izravan pristup. Adresa sektora uključuje broj strane diska, broj zapisa i broj sektora na stazi. Fizički parametri diska su postavljeni.

U pravilu se korisnik ne mora baviti fizičkim formatiranjem, jer u većini slučajeva tvrdi diskovi stižu formatirani. Općenito govoreći, to bi trebao učiniti specijalizirani servisni centar.

Formatiranje niske razine mora se obaviti u sljedećim slučajevima:

ako postoji greška u nultom tragu, što uzrokuje probleme pri dizanju s tvrdog diska, ali sam disk je dostupan kada se diže s diskete;
ako vratite u radno stanje stari disk, na primjer, preuređen s pokvarenog računala.
ako se pokazalo da je disk formatiran za rad s drugim operativnim sustavom;
ako je disk prestao raditi normalno i sve metode oporavka nisu dale pozitivne rezultate.

Imajte na umu da je fizičko oblikovanje vrlo moćna operacija.- kada se izvrši, podaci pohranjeni na disku će se potpuno izbrisati i bit će ih potpuno nemoguće vratiti! Stoga nemojte započinjati s niskorazinskim formatiranjem osim ako niste sigurni da ste sve svoje važne podatke spremili s tvrdog diska!

Nakon što izvršite formatiranje niske razine, slijedi sljedeći korak - stvaranje particije tvrdog diska na jednu ili više logički pogoni - najbolji način rješavanja zbrke direktorija i datoteka razbacanih po disku.

Bez dodavanja bilo kakvih hardverskih elemenata vašem sustavu, dobivate mogućnost rada s više dijelova jednog tvrdog diska, kao i s više diskova.
To ne povećava kapacitet diska, ali možete uvelike poboljšati njegovu organizaciju. Osim toga, različiti logički pogoni mogu se koristiti za različite operacijske sustave.

Na logičko oblikovanje konačna priprema medija za pohranu podataka odvija se kroz logičku organizaciju diskovnog prostora.
Disk se priprema za upisivanje datoteka u sektore stvorene niskorazinskim formatiranjem.
Nakon izrade tablice kvara diska slijedi sljedeći korak - logičko formatiranje pojedinih dijelova kvara, u daljnjem tekstu logički diskovi.

logički pogon je određeno područje tvrdog diska koje radi na isti način kao zasebni pogon.

Logičko oblikovanje mnogo je jednostavniji proces od niskorazinskog formatiranja.
Da biste to učinili, pokrenite sistem s diskete koja sadrži uslužni program FORMAT.
Ako imate više logičkih pogona, formatirajte ih jedan po jedan.

Tijekom procesa logičkog formatiranja, disk se dodjeljuje područje sustava koji se sastoji od 3 dijela:

sektor za pokretanje i tablica particija (zapis o pokretanju)
tablice dodjele datoteka (FAT), koji bilježe brojeve staza i sektora koji pohranjuju datoteke
korijenski imenik (Root Directory).

Snimanje informacija provodi se u dijelovima kroz klaster. Ne mogu biti 2 različite datoteke u istom klasteru.
Osim toga, u ovoj fazi, disku se može dati ime.

Tvrdi disk se može podijeliti na nekoliko logičkih diskova i obrnuto, 2 hard diska se mogu kombinirati u jedan logički disk.

Preporuča se stvoriti najmanje dvije particije (dva logička diska) na tvrdom disku: jedna je rezervirana za operacijski sustav i softver, drugi disk je isključivo dodijeljen za korisničke podatke. Tako se podaci i datoteke sustava pohranjuju odvojeno jedna od druge, a u slučaju kvara operativnog sustava vjerojatnost spremanja korisničkih podataka je puno veća.

Karakteristike tvrdog diska

Tvrdi diskovi (tvrdi diskovi) se međusobno razlikuju po sljedećim karakteristikama:

kapacitet
brzina - vrijeme pristupa podacima, brzina čitanja i pisanja informacija.
sučelje (način povezivanja) - tip kontrolera na koji treba spojiti tvrdi disk (najčešće IDE/EIDE i razne SCSI opcije).
Druge značajke

1. Kapacitet- količina informacija koja stane na disk (određena razinom tehnologije proizvodnje).
Danas je kapacitet 500 -2000 ili više GB. Nikada nema dovoljno prostora na tvrdom disku.

2. Brzina rada (izvedba) Disk karakteriziraju dva indikatora: vrijeme pristupa disku I brzina čitanja/pisanja diska.

Vrijeme pristupa - vrijeme potrebno za pomicanje (pozicioniranje) glava za čitanje/pisanje na željenu stazu i sektor.
Prosječno karakteristično vrijeme pristupa između dvije nasumično odabrane staze je približno 8-12 ms (milisekundi), brži pogoni imaju vrijeme od 5-7 ms.
Vrijeme prijelaza na susjedni kolosijek (susjedni cilindar) je manje od 0,5 - 1,5 ms. Također je potrebno vrijeme da se skrene u desni sektor.
Ukupno vrijeme rotacije diska za današnje tvrde diskove je 8 - 16 ms, prosječno vrijeme čekanja za sektor je 3-8 ms.
Što je vrijeme pristupa kraće, to će pogon raditi brže.

Brzina čitanja/pisanja(I/O propusnost) ili brzina podataka (prijenos)- vrijeme prijenosa sekvencijalnih podataka ne ovisi samo o disku, već io njegovom kontroleru, vrsti sabirnice, brzini procesora. Brzina sporih diskova je 1,5-3 Mb/s, za brze 4-5 Mb/s, za najnovije 20 Mb/s.
Tvrdi diskovi sa SCSI sučeljem podržavaju brzinu rotacije od 10.000 o/min. i prosječno vrijeme pretraživanja 5ms, brzina prijenosa podataka 40-80 Mb/s.

3.Standardno sučelje tvrdog diska — tj. vrsta kontrolera na koju treba spojiti tvrdi disk. Nalazi se na matičnoj ploči.
Postoje tri glavna sučelja za povezivanje

IDE i njegove različite varijante

IDE (Integrated Disk Electronics) ili (ATA) Advanced Technology Attachment
Prednosti - jednostavnost i niska cijena

Brzina prijenosa: 8,3, 16,7, 33,3, 66,6, 100 Mbps. Kako se podaci razvijaju, sučelje podržava proširenje popisa uređaja: tvrdi disk, super-floppy, magneto-optika,
NML, CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, LS-120, ZIP.

Uvedeni su neki elementi paralelizacije (gneuing i disconnect/reconnect), kontrola integriteta podataka tijekom prijenosa. Glavni nedostatak IDE-a je mali broj povezanih uređaja (ne više od 4), što očito nije dovoljno za high-end PC.
Danas su IDE sučelja prešla na nove Ultra ATA protokole za razmjenu. Značajno povećajte svoju propusnost
Način 4 i DMA (izravni pristup memoriji) Način 2 omogućuje prijenos podataka brzinom od 16,6 Mb / s, međutim stvarna brzina prijenosa podataka bila bi mnogo manja.
Ultra DMA/33 i Ultra DMA/66 standardi razvijeni su u veljači 98. by Quantum imaju 3 načina rada 0,1,2 i 4, odnosno u drugom načinu, mediji podržavaju
brzina prijenosa 33Mb/s. (Ultra DMA/33 način rada 2) Ova velika brzina može se postići samo razmjenom sa međuspremnikom za pohranu. Kako bi se iskoristila
Ultra DMA standardi moraju ispunjavati 2 uvjeta:

1. hardverska podrška na matičnoj ploči (chipset) i na bočnoj strani samog pogona.

2. podržava Ultra DMA način rada, kao i drugi DMA (izravni pristup memoriji-izravni pristup memoriji).

Zahtijeva poseban drajver za različite čipsete različite. U pravilu su uključeni u matičnu ploču, ako je potrebno, može se "preuzeti"
s interneta s web stranice proizvođača matične ploče.

Ultra DMA standard je unatrag kompatibilan s prethodnim sporijim kontrolerima.
Današnja verzija: Ultra DMA/100 (kraj 2000.) i Ultra DMA/133 (2001.).

SATA
Zamjena IDE (ATA) drugom Fireware (IEEE-1394) serijskom sabirnicom velike brzine. Korištenje nove tehnologije omogućit će povećanje brzine prijenosa na 100Mb/s,
povećava pouzdanost sustava, to će vam omogućiti da instalirate uređaje bez uključivanja računala, što je apsolutno nemoguće u ATA sučelju.

SCSI (sučelje malog računalnog sustava)- uređaji su 2 puta skuplji od uobičajenih, zahtijevaju poseban kontroler na matičnoj ploči.
Koristi se za poslužitelje, izdavačke sustave, CAD. Omogućuju veće performanse (brzina do 160 Mb/s), širok raspon povezanih uređaja za pohranu.
SCSI kontroler se mora kupiti s odgovarajućim pogonom.

SCSI prednost u odnosu na IDE - fleksibilnost i performanse.
Fleksibilnost je u velikom broju spojenih uređaja (7-15), a za IDE (maksimalno 4) dulji kabel.
Performanse - Velika brzina prijenosa i mogućnost obrade više transakcija u isto vrijeme.

1. Ultra SCSI 2/3(Fast-20) do 40Mb/s

2. Druga tehnologija SCSI sučelja nazvana Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL) omogućuje povezivanje do 100Mbps, duljina kabela je do 30 metara. FC-AL tehnologija omogućuje izvođenje "vruće" veze, t.j. u pokretu, ima dodatne linije za kontrolu i ispravljanje pogrešaka (tehnologija je skuplja od konvencionalnog SCSI).

4. Ostale značajke modernih tvrdih diskova

Ogroman izbor modela tvrdih diskova otežava odabir pravog.
Osim potrebnog kapaciteta, vrlo je bitna i izvedba koja je određena uglavnom njezinim fizičkim karakteristikama.
Takve karakteristike su prosječno vrijeme pretraživanja, brzina rotacije, interna i vanjska brzina prijenosa, veličina cache memorije.

4.1 Prosječno vrijeme pretraživanja.

Tvrdi disk troši neko vrijeme da premjesti magnetsku glavu trenutne pozicije na novu, što je potrebno za čitanje sljedeće informacije.
U svakoj konkretnoj situaciji ovo vrijeme je drugačije, ovisno o udaljenosti koju glava mora pomaknuti. Tipično, specifikacije daju samo prosječne vrijednosti, a algoritmi prosječenja koje koriste različite tvrtke općenito se razlikuju, pa je izravna usporedba teška.

Primjerice, Fujitsu, Western Digital prolaze kroz sve moguće parove staza, Maxtor i Quantum koriste metodu slučajnog pristupa. Dobiveni rezultat može se dodatno prilagoditi.

Vrijednost vremena traženja za pisanje je često nešto viša nego za čitanje. Neki proizvođači daju samo nižu vrijednost (za čitanje) u svojim specifikacijama. U svakom slučaju, osim prosječnih vrijednosti, korisno je uzeti u obzir i maksimum (kroz cijeli disk),
i minimalno (odnosno, od staze do staze) vrijeme traženja.

4.2 Brzina rotacije

Sa stajališta brzine pristupa željenom fragmentu zapisa, brzina rotacije utječe na vrijednost takozvanog skrivenog vremena, koje da bi se disk okrenuo prema magnetskoj glavi sa željenim sektorom.

Prosječna vrijednost ovog vremena odgovara pola okretaja diska i iznosi 8,33 ms pri 3600 o/min, 6,67 ms pri 4500 o/min, 5,56 ms pri 5400 o/min, 4,17 ms pri 7200 o/min.

Vrijednost skrivenog vremena usporediva je s prosječnim vremenom traženja, tako da u nekim načinima može imati isti, ako ne i veći, učinak na performanse.

4.3 Interna brzina prijenosa

Brzina kojom se podaci zapisuju ili čitaju s diska. Zbog zonskog snimanja ima promjenjivu vrijednost - višu na vanjskim stazama i nižu na unutarnjim.
Kada radite s dugim datotekama, u mnogim slučajevima upravo ovaj parametar ograničava brzinu prijenosa.

4.4 Eksterna brzina prijenosa

- brzina (vrh) kojom se podaci prenose kroz sučelje.

Ovisi o tipu sučelja i najčešće ima fiksne vrijednosti: 8.3; 11.1; 16,7 Mb/s za poboljšani IDE (PIO način rada 2, 3, 4); 33,3 66,6 100 za Ultra DMA; 5, 10, 20, 40, 80, 160 Mb/s za sinkroni SCSI, Fast SCSI-2, FastWide SCSI-2 Ultra SCSI (16 bita).

4.5 Prisutnost tvrdog diska njegove Cache memorije i njegova veličina (disk buffer).

Volumen i organizacija cache memorije (unutarnji međuspremnik) mogu značajno utjecati na performanse tvrdog diska. Baš kao i za redovnu cache memoriju,
povećanje produktivnosti nakon postizanja određenog volumena naglo se usporava.

Velika segmentirana predmemorija relevantna je za SCSI pogone visokih performansi koji se koriste u okruženjima s više zadataka. Što je više predmemorije, brži je tvrdi disk (128-256Kb).

Utjecaj svakog od parametara na ukupnu izvedbu prilično je teško izolirati.

Zahtjevi za tvrdi disk

Glavni zahtjev za diskove je da je pouzdanost rada zajamčena dugim vijekom trajanja komponenti od 5-7 godina; dobra statistika, i to:

srednje vrijeme između kvarova nije manje od 500 tisuća sati (najviša klasa je 1 milijun sati ili više).
ugrađeni sustav aktivnog praćenja stanja diskovnih čvorova SMART /Self Monitoring Analysis and Report Technology.

Tehnologija PAMETAN. (Tehnologija samonadzorne analize i izvješćivanja) je otvoreni industrijski standard koji su razvili Compaq, IBM i brojni drugi proizvođači tvrdih diskova.

Smisao ove tehnologije leži u internoj samodijagnostici tvrdog diska, koja vam omogućuje procjenu njegovog trenutnog stanja i informiranje o mogućim budućim problemima koji bi mogli dovesti do gubitka podataka ili kvara pogona.

Stanje svih vitalnih elemenata diska se stalno prati:
glave, radne površine, elektromotor s vretenom, elektronska jedinica. Na primjer, ako se detektira slabljenje signala, tada se informacija prepisuje i dalje se promatra.
Ako signal ponovno oslabi, tada se podaci prenose na drugo mjesto, a taj se klaster stavlja kao neispravan i nedostupan, a umjesto njega na raspolaganje se stavlja drugi klaster iz rezerve diska.

Kada radite s tvrdim diskom, trebali biste promatrati temperaturni režim u kojem pogon radi. Proizvođači jamče nesmetan rad tvrdog diska na njihovoj temperaturi okoline u rasponu od 0C do 50C, iako, u principu, bez ozbiljnih posljedica, možete promijeniti granice za najmanje 10 stupnjeva u oba smjera.
Uz velika odstupanja temperature, možda se neće formirati zračni raspor potrebne debljine, što će dovesti do oštećenja magnetskog sloja.

Općenito, proizvođači HDD-a posvećuju dosta pažnje pouzdanosti svojih proizvoda.

Glavni problem je ulazak stranih čestica u disk.

Za usporedbu: čestica duhanskog dima je dvostruko veća od udaljenosti između površine i glave, debljina ljudske kose je 5-10 puta veća.
Za glavu, susret s takvim predmetima rezultirat će jakim udarcem i, kao rezultat, djelomičnim oštećenjem ili potpunim neuspjehom.
Izvana je to vidljivo kao pojava velikog broja redovito raspoređenih neupotrebljivih grozdova.

Opasna su kratkotrajna velika ubrzanja (preopterećenja) koja nastaju pri udarima, padovima i sl. Na primjer, od udarca, glava oštro udari magnet
sloja i uzrokuje njegovo uništenje na odgovarajućem mjestu. Ili, naprotiv, prvo se kreće u suprotnom smjeru, a zatim pod djelovanjem elastične sile udari o površinu poput opruge.
Kao rezultat toga, u kućištu se pojavljuju čestice magnetskog premaza, što opet može oštetiti glavu.

Ne biste trebali misliti da će pod djelovanjem centrifugalne sile odletjeti od diska - magnetskog sloja
čvrsto ih uvlači. U principu, posljedice nisu sam udar (nekako se može podnijeti gubitak određenog broja klastera), već činjenica da se u tom slučaju stvaraju čestice koje će sigurno uzrokovati daljnje oštećenje diska.

Kako bi spriječile takve vrlo neugodne slučajeve, razne tvrtke pribjegavaju raznim trikovima. Osim jednostavnog povećanja mehaničke čvrstoće komponenti diska, koristi se i inteligentna tehnologija S.M.A.R.T. koja prati pouzdanost snimanja i sigurnost podataka na mediju (vidi gore).

Zapravo, disk uvijek nije formatiran do svog punog kapaciteta, postoji neka margina. To je uglavnom zbog činjenice da je praktički nemoguće proizvesti nosač
na kojima bi apsolutno cijela površina bila kvalitetna, sigurno će biti loših grozdova (neispravnih). Prilikom formatiranja diska na niskoj razini, njegova elektronika je konfigurirana tako da
tako da zaobilazi ta propala područja, a korisniku je potpuno nevidljivo da medij ima kvar. Ali ako su vidljivi (na primjer, nakon formatiranja
uslužni program prikazuje njihov broj osim nule), onda je to već vrlo loše.

Ako jamstvo nije isteklo (a, po mom mišljenju, najbolje je kupiti HDD s jamstvom), odmah odnesite disk prodavaču i zatražite zamjenski medij ili povrat novca.
Prodavač će, naravno, odmah početi govoriti da nekoliko loših dijelova još nije razlog za zabrinutost, ali ne vjerujte mu. Kao što je već spomenuto, ovaj će par najvjerojatnije uzrokovati još mnogo drugih, a nakon toga je općenito moguć potpuni kvar tvrdog diska.

Disk je posebno osjetljiv na oštećenja u radnom stanju, stoga ne biste trebali postavljati računalo na mjesto gdje može biti izloženo raznim udarcima, vibracijama i sl.

Priprema tvrdog diska za rad

Krenimo od samog početka. Pretpostavimo da ste hard disk i kabel za njega kupili odvojeno od računala.
(Činjenica je da kada kupite sklopljeno računalo, dobit ćete disk pripremljen za korištenje).

Nekoliko riječi o rukovanju. Tvrdi disk je vrlo složen proizvod koji osim elektronike sadrži i preciznu mehaniku.
Stoga zahtijeva pažljivo rukovanje - udarci, padovi i jake vibracije mogu oštetiti njegov mehanički dio. Pogonska ploča u pravilu sadrži mnogo malih elemenata i nije zatvorena jakim poklopcima. Iz tog razloga trebate voditi računa o njegovoj sigurnosti.
Prvo što trebate učiniti kada dobijete tvrdi disk je pročitati dokumentaciju koja je priložena uz njega – sigurno će sadržavati puno korisnih i zanimljivih informacija. Pri tome treba obratiti pozornost na sljedeće točke:

prisutnost i opcije za postavljanje skakača koji određuju postavku (instalaciju) diska, na primjer, definiranje takvog parametra kao što je fizički naziv diska (mogu biti, ali ne moraju biti),
broj glava, cilindara, sektora na diskovima, razina predkompenzacije, kao i tip diska. Ovi se podaci moraju unijeti kao odgovor na upit iz programa za postavljanje računala (postavljanje).
Sve ove informacije bit će potrebne prilikom formatiranja diska i pripreme stroja za rad s njim.
Ako osobno računalo ne određuje parametre vašeg tvrdog diska, ugradnja diska za koji ne postoji dokumentacija postat će veći problem.
Na većini tvrdih diskova možete pronaći naljepnice s imenom proizvođača, vrstom (markom) uređaja, kao i tablicu zapisa koje nije dopušteno koristiti.
Osim toga, pogon može sadržavati podatke o broju glava, cilindara i sektora te razini predkompenzacije.

Pošteno radi, mora se reći da je često samo njegovo ime napisano na disku. Ali čak i u ovom slučaju, potrebne informacije možete pronaći bilo u imeniku,
ili pozivom predstavnika tvrtke. Važno je dobiti odgovore na tri pitanja:

Kako treba postaviti kratkospojnike da bi se pogon koristio kao master/slave?
koliko cilindara, glava, sektora po stazi, kolika je vrijednost predkompenzacije?
Koji tip diska iz ROM BIOS-a je najprikladniji za ovaj pogon?

S ovim informacijama možete nastaviti s instalacijom tvrdog diska.

Da biste instalirali tvrdi disk u svoje računalo, učinite sljedeće:

Odvojite cijelu jedinicu sustava od napajanja, uklonite poklopac.
Spojite kabel tvrdog diska na kontroler matične ploče. Ako instalirate drugi pogon, možete koristiti kabel s prvog ako ima dodatni konektor, ali morate imati na umu da će se brzina različitih tvrdih diskova uspoređivati polako u smjeru.
Ako je potrebno, promijenite kratkospojnike prema načinu na koji se tvrdi disk koristi.
Instalirajte pogon u slobodnom prostoru i spojite kabel od kontrolera na ploči do konektora tvrdog diska s crvenom trakom na napajanje, kabel napajanja.
Čvrsto pričvrstite tvrdi disk s četiri vijka s obje strane, kabele uredno / štedljivo postavite unutar računala tako da ih prilikom zatvaranja poklopca ne prerežite,
Zatvorite sistemski blok.
Ako samo računalo nije otkrilo tvrdi disk, promijenite konfiguraciju računala pomoću programa Setup tako da računalo zna da mu je dodan novi uređaj.

Proizvođači tvrdih diskova

Tvrdi diskovi istog kapaciteta (ali različitih proizvođača) obično imaju manje-više slične karakteristike, a razlike su izražene uglavnom u dizajnu kućišta, faktoru oblika (drugim riječima, dimenzijama) i jamstvenom roku. Štoviše, potonje treba posebno spomenuti: trošak informacija na modernom tvrdom disku često je višestruko veći od njegove vlastite cijene.

Ako vaš disk pokvari, pokušaj da ga popravite često znači samo izlaganje vaših podataka dodatnom riziku.
Mnogo razumniji način je zamijeniti neispravan uređaj novim.
Lavovski udio tvrdih diskova na ruskom (i ne samo) tržištu čine proizvodi IBM, Maxtor, Fujitsu, Western Digital (WD), Seagate, Quantum.

naziv proizvođača koji proizvodi ovu vrstu pogona,

Korporacija Quantum (www. quantum. com.), osnovan 1980. godine, jedan je od veterana na tržištu diskovnih pohranjivanja. Tvrtka je poznata po svojim inovativnim tehničkim rješenjima usmjerenim na poboljšanje pouzdanosti i performansi tvrdih diskova, vremenu pristupa disku i brzini čitanja/pisanja diska, mogućnosti informiranja o mogućim budućim problemima koji bi mogli dovesti do gubitka podataka ili kvara pogona.

- Jedna od Quantumovih vlasničkih tehnologija je SPS (Shock Protection System), dizajniran za zaštitu diska od udara.

- ugrađeni DPS (Data Protection System) program dizajniran za spremanje najskupljih - podataka pohranjenih na njima.

Korporacija Western Digital (www.wds.com.) je također jedna od najstarijih tvrtki za proizvodnju disk jedinica, znala je svoje uspone i padove u svojoj povijesti.
Tvrtka je nedavno uspjela uvesti najnovije tehnologije u svoje pogone. Među njima vrijedi istaknuti vlastiti razvoj - Data Lifeguard tehnologiju, koja je daljnji razvoj S.M.A.R.T. Pokušava logički dovršiti lanac.

Prema ovoj tehnologiji, površina diska se redovito skenira tijekom razdoblja kada je sustav ne koristi. Čita podatke i provjerava njihov integritet. Ako se u procesu pristupa nekom sektoru uoče problemi, tada se podaci prenose u drugi sektor.
Podaci o nekvalitetnim sektorima bilježe se na internom popisu nedostataka, što omogućuje izbjegavanje pisanja lošim sektorima u budućnosti.

Firma Seagate (www.seagate.com) vrlo poznat na našem tržištu. Usput, preporučujem tvrde diskove ove tvrtke, jer su pouzdani i izdržljivi.

Godine 1998. ponovno se vratila izdavanjem serije diskova Medalist Pro.
sa brzinom vrtnje od 7200 o/min, koristeći posebne ležajeve za to. Prije se ova brzina koristila samo u pogonima SCSI sučelja, što je povećalo performanse. Ista serija koristi tehnologiju SeaShield System, dizajniranu za poboljšanje zaštite diska i podataka pohranjenih na njemu od utjecaja elektrostatike i udara. Istodobno se smanjuje i učinak elektromagnetskog zračenja.

Svi proizvedeni diskovi podržavaju S.M.A.R.T.
Seagateovi novi pogoni uključuju poboljšanu verziju sustava SeaShield s više značajki.
Značajno je da je Seagate tvrdio da je u industriji najveća otpornost na udare od ažurirane serije - 300G u neradnom stanju.

Firma IBM (www.storage.ibm.com) iako do nedavno nije bio glavni dobavljač na ruskom tržištu tvrdih diskova, brzo je stekao dobru reputaciju zbog svojih brzih i pouzdanih tvrdih diskova.

Firma Fujitsu (www.fujitsu.com) je veliki i iskusan proizvođač disk pogona, ne samo magnetskih, već i optičkih i magneto-optičkih.
Istina, tvrtka nipošto nije lider na tržištu tvrdih diskova s IDE sučeljem: kontrolira (prema raznim studijama) oko 4% ovog tržišta, a njeni glavni interesi leže u području SCSI uređaja.

Terminološki rječnik

Budući da se neki elementi pogona koji igraju važnu ulogu u njegovom radu često percipiraju kao apstraktni pojmovi, slijedi objašnjenje najvažnijih pojmova.

Vrijeme pristupa je količina vremena potrebnog pogonu tvrdog diska za traženje i prijenos podataka u ili iz memorije.
Izvedba pogona tvrdog diska često je određena vremenom pristupa (dohvaćanja).

grozd (klaster)- najmanja jedinica prostora s kojom OS radi u tablici lokacija datoteke. Obično se klaster sastoji od 2-4-8 ili više sektora.
Broj sektora ovisi o vrsti diska. Traženje klastera umjesto pojedinačnih sektora smanjuje troškove OS tijekom vremena. Veliki klasteri pružaju brže performanse
pogon, budući da je broj klastera u ovom slučaju manji, ali se prostor (prostor) na disku koristi lošije, jer mnoge datoteke mogu biti manje od klastera, a preostali bajtovi klastera se ne koriste.

Kontroler (CU) (Kontroler)- sklopovi, obično smješteni na ploči za proširenje, koji kontroliraju rad tvrdog diska, uključujući pomicanje glave i čitanje i upisivanje podataka.

cilindar (cilindar)- Staze smještene jedna nasuprot drugoj sa svih strana svih diskova.

Pogonska glava- mehanizam koji se kreće duž površine tvrdog diska i omogućuje elektromagnetsko snimanje ili čitanje podataka.

Tablica dodjele datoteka (FAT)- zapis koji generira OS koji prati lokaciju svake datoteke na disku i koji se sektori koriste i koji su slobodni za pisanje novih podataka u njih.

Razmak glave je udaljenost između glave pogona i površine diska.

Prošarati- odnos između brzine rotacije diska i organizacije sektora na disku. Obično brzina rotacije diska premašuje sposobnost računala da prima podatke s diska. Dok kontroler čita podatke, sljedeći serijski sektor je već prošao glavu. Stoga se podaci zapisuju na disk kroz jedan ili dva sektora. Uz pomoć posebnog softvera, prilikom formatiranja diska, možete promijeniti redoslijed crtanja.

Logičan pogon- određeni dijelovi radne površine tvrdog diska koji se smatraju zasebnim pogonima.
Neki logički pogoni mogu se koristiti za druge operacijske sustave kao što je UNIX.

Parkiralište- pomicanje pogonskih glava do određene točke i njihovo fiksiranje u nepomičnom stanju preko neiskorištenih dijelova diska, kako bi se minimizirala oštećenja kada se pogon potrese kada glave udare u površinu diska.

Particioniranje– operacija dijeljenja tvrdog diska na logičke diskove. Svi diskovi su particionirani, iako mali diskovi mogu imati samo jednu particiju.

disk (ploča)- sam metalni disk, prekriven magnetskim materijalom, na kojem su upisani podaci. Tvrdi disk obično ima više od jednog diska.

RLL (ograničeno trajanjem trčanja) Shema kodiranja koju koriste neki kontrolori za povećanje broja sektora po stazi kako bi se primilo više podataka.

Sektor- podjela staza na disku, što je glavna jedinica veličine koju koristi pogon. Operativni sektori su obično 512 bajtova.

Vrijeme pozicioniranja (vrijeme traženja)- vrijeme potrebno da se glava pomakne s kolosijeka na kojem je postavljena na neku drugu željenu stazu.

Trag (traka)- koncentrična podjela diska. Tragovi su kao pjesme na ploči. Za razliku od zapisa na ploči, koji su kontinuirana spirala, zapisi na disku su kružni. Staze su pak podijeljene u klastere i sektore.

Vrijeme traženja od staze do staze- vrijeme potrebno za prijelaz pogonske glave na susjedni kolosijek.

Brzina prijenosa- količina informacija koja se prenosi između diska i računala u jedinici vremena. Također uključuje vrijeme traženja pjesme.

Pozdrav svim čitateljima bloga. Mnogi ljudi su zainteresirani za pitanje - kako radi tvrdi disk računala. Stoga sam odlučio današnji članak posvetiti tome.

Tvrdi disk računala (HDD ili tvrdi disk) potreban je za pohranjivanje informacija nakon što se računalo isključi, za razliku od RAM-a () - koji pohranjuje informacije dok se ne isključi napajanje (dok se računalo ne isključi).

Tvrdi disk, po pravu, može se nazvati pravim umjetničkim djelom, samo inženjering. Da Da, točno. Tako je komplicirano unutra sve je posloženo. U ovom trenutku, tvrdi disk je najpopularniji uređaj za pohranjivanje informacija u cijelom svijetu, u rangu je s uređajima kao što su: flash memorija (flash diskovi), SSD. Mnogi ljudi su čuli za složenost uređaja s tvrdim diskom i pitaju se kako je u njega smješteno toliko informacija, pa bi stoga željeli znati kako je složen hard disk računala ili od čega se sastoji. Danas će biti takva prilika).

Tvrdi disk se sastoji od pet glavnih dijelova. I prvi od njih - integrirani krug, koji sinkronizira rad diska s računalom i upravlja svim procesima.

Drugi dio je elektromotor(vreteno), uzrokuje rotaciju diska brzinom od približno 7200 o/min, a integrirani krug održava brzinu rotacije konstantnom.

A sada i treći najvažniji dio je rocker, koji može pisati i čitati informacije. Kraj klackalice je obično podijeljen tako da možete raditi s nekoliko diskova odjednom. Međutim, glava klackalice nikada ne dolazi u dodir s diskovima. Između površine diska i glave postoji razmak, veličina tog jaza je oko pet tisuća puta manja od debljine ljudske dlake!

No, da ipak vidimo što će se dogoditi ako zazor nestane i glava klackalice dođe u dodir s površinom rotirajućeg diska. Još se iz škole sjećamo da je F = m * a (Newtonov drugi zakon, po mom mišljenju), iz čega proizlazi da objekt s malom masom i ogromnim ubrzanjem postaje nevjerojatno težak. S obzirom na ogromnu brzinu rotacije samog diska, težina klackalice postaje vrlo, vrlo primjetna. Naravno, oštećenje diska je u ovom slučaju neizbježno. Usput, ovo se dogodilo s diskom, na kojem je ovaj jaz iz nekog razloga nestao:

Važna je i uloga sile trenja, t.j. njegova gotovo potpuna odsutnost, kada klackalica počne čitati informacije, dok se pomiče do 60 puta u sekundi. Ali čekajte, gdje je ovdje motor koji pokreće klackalicu, pa čak i takvom brzinom? Zapravo, nije vidljiv, jer je to elektromagnetski sustav koji radi na interakciji 2 prirodne sile: elektriciteta i magnetizma. Takva interakcija omogućuje ubrzanje klackalice do brzine svjetlosti, u doslovnom smislu.

Četvrti dio- sam tvrdi disk, ovdje se pišu i čitaju informacije, usput, može ih biti nekoliko.

Pa, peti, završni dio dizajna tvrdog diska je, naravno, slučaj u koji su ugrađene sve ostale komponente. Korišteni su sljedeći materijali: gotovo cijelo tijelo izrađeno je od plastike, ali je gornji poklopac uvijek metal. Sastavljeno kućište često se naziva "zonom zadržavanja". Postoji mišljenje da unutar zatvorenog prostora nema zraka, odnosno da tamo postoji vakuum. Ovo mišljenje temelji se na činjenici da pri tako velikim brzinama rotacije diska čak i zrnca prašine koja uđe unutra može učiniti mnogo loših stvari. I to je gotovo točno, osim što tamo nema vakuuma – nego ima pročišćenog, osušenog zraka ili neutralnog plina – dušika, na primjer. Iako se, možda u ranijim verzijama tvrdih diskova, umjesto čišćenja zraka, jednostavno ispumpavao.

Razgovarali smo o komponentama, t.j. od čega je napravljen tvrdi disk. Sada razgovarajmo o pohrani podataka.

Kako i u kojem obliku se podaci spremaju na tvrdi disk računala

Podaci se pohranjuju u uskim stazama na površini diska. Tijekom produkcije, više od 200.000 takvih zapisa naneseno je na disk. Svaka od staza podijeljena je na sektore.

Karte staza i sektora omogućuju vam da odredite gdje pisati ili gdje čitati informacije. Opet, sve informacije o sektorima i stazama nalaze se u memoriji integriranog kruga, koji se, za razliku od ostalih komponenti tvrdog diska, ne nalazi unutar kućišta, već izvana i obično odozdo.

Sama površina diska je glatka i sjajna, ali to je samo na prvi pogled. Pobližim ispitivanjem, površinska struktura pokazuje se složenijom. Činjenica je da je disk izrađen od metalne legure obložene feromagnetnim slojem. Ovaj sloj obavlja sav posao. Feromagnetski sloj pamti sve informacije, kako? Jako jednostavno. Glava klackalice magnetizira mikroskopsko područje na filmu (feromagnetski sloj), postavljajući magnetski moment takve ćelije u jedno od stanja: o ili 1. Svaka takva nula i jedan nazivaju se bitovi. Dakle, svaka informacija zabilježena na tvrdom disku je, zapravo, određeni niz i određeni broj nula i jedinica. Na primjer, fotografija dobre kvalitete zauzima oko 29 milijuna ovih ćelija i raspršena je u 12 različitih sektora. Da, zvuči impresivno, ali u stvarnosti - tako ogroman broj bitova zauzima vrlo malo područje na površini diska. Svaki kvadratni centimetar površine tvrdog diska sadrži nekoliko desetaka milijardi bitova.

Kako radi tvrdi disk

Upravo smo ispitali uređaj tvrdog diska, svaku njegovu komponentu zasebno. Sada predlažem da sve povežem u određeni sustav, zahvaljujući kojem će sam princip rada tvrdog diska biti jasan.

Tako, kako radi tvrdi disk sljedeće: kada se tvrdi disk pusti u rad, to znači ili se na njega upisuje, ili se s njega čitaju informacije, ili s njega, elektromotor (vreteno) počinje dobivati zamah, a budući da su tvrdi diskovi fiksirani na samom vretenu, odnosno, oni se zajedno s njim također počinju okretati. I dok brzina diska(a) ne dosegne razinu da se između glave klackalice i diska formira zračni jastuk, klackalica je u posebnoj "parkirnoj zoni" kako bi se izbjegla oštećenja. Evo kako to izgleda.

Čim brzina dosegne željenu razinu, servo pogon (elektromagnetski motor) pokreće klackalicu koja je već postavljena na mjesto gdje želite upisati ili pročitati informaciju. To samo olakšava integrirani krug koji kontrolira sve pokrete klackalice.

Rašireno je mišljenje, svojevrsni mit, da u trenucima kada je disk "u mirovanju", t.j. s njim se privremeno ne izvode nikakve operacije čitanja/pisanja, tvrdi se diskovi unutra prestaju vrtjeti. Ovo je stvarno mit, jer zapravo se tvrdi diskovi unutar kućišta neprestano vrte, čak i kada je tvrdi disk u načinu za uštedu energije i na njega se ništa ne zapisuje.

Pa, ovdje smo s vama ispitali uređaj tvrdog diska računala u svim detaljima. Naravno, u okviru jednog članka nemoguće je reći o svemu što se tiče tvrdih diskova. Na primjer, u ovom članku nije rečeno - ovo je velika tema, odlučio sam napisati poseban članak o tome.

Pronašao sam zanimljiv video o tome kako tvrdi disk radi u različitim načinima rada

Hvala svima na pažnji, ako se još niste pretplatili na ažuriranja ove stranice - toplo preporučujem da to učinite kako ne biste propustili zanimljive i korisne materijale. Vidimo se na stranicama bloga!

Ako uzmemo u obzir tvrdi disk kao cjelinu, onda se sastoji od dva glavna dijela: ovo je ploča elektronike, na kojoj se, da tako kažem, nalazi "mozak" tvrdog diska. Na njemu se nalazi procesor, tu je i upravljački program, memorija za slučajni pristup, pojačalo za pisanje i čitanje. Mehanički dio uključuje takve dijelove kao što su blok magnetskih glava sa skraćenicom BMG, motor koji daje rotaciju pločama i naravno same ploče. Pogledajmo svaki dio detaljnije.

HDA.

Hermetički blok, također poznat kao kućište tvrdog diska, dizajniran je za pričvršćivanje svih dijelova, a također obavlja funkciju zaštite od čestica prašine na površini ploča. Treba napomenuti da se HDA može otvoriti samo u posebno pripremljenoj prostoriji kako bi se spriječilo ulazak prašine i prljavštine u kućište.

Integrirani krug.

Integrirani krug ili elektronička ploča sinkronizira rad tvrdog diska s računalom i kontrolira sve procese, posebice održava konstantnu brzinu rotacije vretena i, sukladno tome, ploče, koju provodi motor.

Električni motor.

Elektromotor ili motor okreće ploče: oko 7200 okretaja u sekundi (uzima se prosječna vrijednost, postoje tvrdi diskovi na kojima je brzina veća i doseže 15000 okretaja u sekundi, a ima i pri manjoj brzini od oko 5400, brzina pristupa potrebnim informacijama na tvrdom disku).

Rocker.

Rocker je dizajniran za pisanje i čitanje informacija s ploča tvrdog diska. Kraj klackalice je podijeljen i na njemu se nalazi blok magnetskih glava, to je učinjeno kako bi se mogle zapisivati i čitati informacije s nekoliko ploča.

Blok magnetskih glava.

Sastav klackalice uključuje blok magnetskih glava, koji često ne uspijeva, ali ovaj "često" parametar je vrlo uvjetovan. Magnetske glave nalaze se iznad i ispod ploča i služe za izravno čitanje informacija s platine koja se nalazi na tvrdom disku.

Ploče.

Informacije se pohranjuju izravno na pločice, izrađene su od materijala kao što su aluminij, staklo i keramika. Aluminij je najrašireniji, ali se od druga dva materijala izrađuju tzv. "elitni kotači". Prve proizvedene ploče bile su obložene željeznim oksidom, ali je ovaj feromagnet imao veliki nedostatak. Diskovi obloženi takvom tvari imali su malu otpornost na habanje. Trenutačno većina proizvođača tvrdih diskova prekriva ploče krom-kobaltom, koji ima red veličine veću marginu sigurnosti od željeznog oksida. Ploče su pričvršćene na vreteno na istoj udaljenosti jedna od druge, takav se dizajn naziva "paket". Ispod diskova je motor ili elektromotor.

Svaka strana ploče podijeljena je na staze, oni su pak na drugi način podijeljeni u sektore ili blokove, sve staze istog promjera su cilindar.

Svi moderni tvrdi diskovi imaju takozvani "inženjerski cilindar", na njemu se pohranjuju servisni podaci, poput modela HDD-a, serijskog broja itd. Ove informacije su dizajnirane da ih čita računalo.

Kako radi tvrdi disk

Osnovna načela rada tvrdog diska malo su se promijenila od njegovog nastanka. Uređaj tvrdog diska vrlo je sličan običnom gramofonu. Samo ispod tijela može biti nekoliko ploča postavljenih na zajedničku os, a glave mogu čitati informacije s obje strane svake ploče odjednom. Brzina rotacije ploča je konstantna i jedna je od glavnih karakteristika. Glava se kreće duž ploče na određenoj udaljenosti od površine. Što je ta udaljenost manja, to je veća točnost čitanja informacija i veća gustoća snimanja informacija.

Gledajući tvrdi disk, sve što vidite je čvrsto metalno kućište. Potpuno je zapečaćen i štiti pogon od čestica prašine, koje, ako uđu u uski razmak između glave i površine diska, mogu oštetiti osjetljivi magnetski sloj i onesposobiti disk. Osim toga, kućište štiti pogon od elektromagnetskih smetnji. Unutar kućišta su svi mehanizmi i neke elektroničke komponente. Mehanizmi su sami diskovi na koje se pohranjuju informacije, glave koje zapisuju i čitaju informacije s diskova, kao i motori koji sve to pokreću.

Disk je okrugla ploča vrlo ravne površine, često izrađena od aluminija, rjeđe od keramike ili stakla, obložena tankim feromagnetnim slojem. Mnogi diskovi koriste sloj željeznog oksida (koji je premaz na konvencionalnoj magnetskoj vrpci), ali najnoviji tvrdi diskovi rade sa slojem kobalta debljine oko deset mikrona. Takav premaz je izdržljiviji i, osim toga, može značajno povećati gustoću snimanja. Tehnologija njegove primjene bliska je onoj koja se koristi u proizvodnji integriranih sklopova.

Broj diskova može biti različit - od jednog do pet, broj radnih površina, odnosno, dvostruko je veći (dva na svakom disku). Potonji (kao i materijal korišten za magnetsku prevlaku) određuje kapacitet tvrdog diska. Ponekad se vanjske površine krajnjih diskova (ili jednog od njih) ne koriste, što omogućuje smanjenje visine pogona, ali se broj radnih površina smanjuje i može se pokazati čudnim.

Magnetne glave čitaju i zapisuju informacije na diskove. Princip snimanja općenito je sličan onom koji se koristi u konvencionalnom kasetofonu. Digitalna informacija se pretvara u izmjeničnu električnu struju koja se dovodi do magnetske glave, a zatim se prenosi na magnetski disk, ali u obliku magnetskog polja koje disk može percipirati i "pamtiti".

Magnetska prevlaka diska je skup sićušnih područja spontane (spontane) magnetizacije. Radi jasnoće, zamislite da je disk prekriven slojem vrlo malih strelica kompasa koje pokazuju u različitim smjerovima. Takve čestice strelice nazivaju se domene. Pod utjecajem vanjskog magnetskog polja vlastita magnetska polja domena su orijentirana u skladu s njegovim smjerom. Nakon prestanka djelovanja vanjskog polja na površini diska nastaju zone preostale magnetizacije. Na taj se način čuvaju podaci zapisani na disk. Područja preostale magnetizacije, kada se disk rotira nasuprot zazora magnetske glave, induciraju u njemu elektromotornu silu, koja varira ovisno o veličini magnetizacije.

Paket diskova, montiran na osovinu vretena, pokreće poseban motor koji je kompaktno smješten ispod. Kako bi se smanjilo vrijeme za postizanje radnog stanja, motor, kada je uključen, radi neko vrijeme u prisilnom načinu rada. Stoga napajanje računala mora imati marginu za vršnu snagu. Sada o radu glavara. Pomiču se uz pomoć koračnog motora i, takoreći, "lebde" na udaljenosti od djelića mikrona od površine diska, ne dodirujući ga. Kao rezultat snimanja informacija, na površini diskova nastaju magnetizirana područja u obliku koncentričnih krugova.

Zovu se magnetske staze. Krećući se, glave se zaustavljaju nad svakom sljedećom stazom. Skup tragova koji se nalaze jedan ispod drugog na svim površinama naziva se cilindar. Sve glave pogona kreću se istovremeno, pristupajući cilindrima istog imena s istim brojevima.