No kā izgatavoti cietie diski? Cietais disks: darbības princips un galvenie raksturlielumi

cietais disks (cietais disks, HDD) - brīvpiekļuves atmiņa (informācijas glabāšanas ierīce), kas balstīta uz magnētiskās ierakstīšanas principu. Tas ir galvenais datu nesējs lielākajā daļā datoru.

Atšķirībā no " Elastīgs» disks ( disketes), informācija HDD ierakstīts uz cietām (alumīnija vai stikla) ​​plāksnēm, kas pārklātas ar feromagnētiska materiāla slāni, visbiežāk hroma dioksīdu – magnētiskajiem diskiem. AT HDD tiek izmantots viens vai vairāki ieliktņi uz vienas ass. Lasīšanas galviņas darbības režīmā nepieskaras plākšņu virsmai, jo strauji griežoties virsmas tuvumā veidojas pretimbraucošās gaisa plūsmas slānis. Attālums starp galvu un disku ir vairāki nanometri, un mehāniskā kontakta neesamība nodrošina ilgu ierīces kalpošanas laiku. Ja diski negriežas, galviņas atrodas pie vārpstas vai ārpus diska drošā zonā, kur ir izslēgta to neparastā saskare ar disku virsmu.

Pirmais cietais disks

AT 1957 gadā uzņēmums IBM tika izstrādāts pats pirmais cietais disks, un tas tika izstrādāts pat pirms personālā datora izveides. Par viņu viņam būtu jāmaksā "kārtīga" summa, lai gan viņam bija tikai 5 MB. Tad tika izstrādāts cietais disks ar ietilpību 10 MBīpaši personālajam datoram IBM PC XT. Vinčesterai bija viss 30 dziesmas un vēl tālāk 30 sektoros katrā trasē. " Vinčestera"- šādi sāka saukt cietos diskus, ja saīsināti, tad" ATintami”, Tas nāca no analoģijas ar uzņēmuma karabīnes marķējumu Vinčestera - "30/30", kas bija vairākkārt uzlādēts.

Skaidrības labad apskatīsim 3,5 collas SATA disks. Tā būs Seagate ST31000333AS.

Zaļš tekstolīts ar vara celiņiem, strāvas savienotājiem un SATA sauc par elektronikas plati vai vadības paneli (P rinted Circuit Board, PCB). To izmanto, lai pārvaldītu cietā diska darbību. Melnais alumīnija korpuss un tā saturs tiek saukts par HDA ( Galvas un diska montāža, HDA), eksperti to sauc arī par " burka". Tiek saukts arī ķermenis bez satura HDA (bāze).

Tagad izņemsim iespiedshēmas plati un pārbaudīsim uz tās novietotās sastāvdaļas.

Pirmais, kas iekrīt acīs, ir liela mikroshēma, kas atrodas vidū – mikrokontrolleris jeb procesors (Mikrokontrollera bloks, MCU) . Mūsdienu cietajos diskos mikrokontrolleris faktiski sastāv no divām daļām Procesors(Centrālais procesors, CPU), kas veic visus aprēķinus, un kanālu lasīt/rakstīt (lasīšanas/rakstīšanas kanāls)- speciāla ierīce, kas no galvām nākošo analogo signālu lasīšanas operācijas laikā pārvērš ciparu datos un rakstīšanas operācijas laikā kodē digitālos datus analogā signālā. Procesoram ir porti ieeja-izeja (IO porti) lai kontrolētu pārējos komponentus, kas atrodas uz iespiedshēmas plates, un pārsūtītu datus, izmantojot SATA interfeiss.

Atmiņas mikroshēma ir parastais DDR SDRAM atmiņa. Atmiņas apjoms nosaka cietā diska kešatmiņas lielumu. Uz šīs shēmas plates ir uzstādīta atmiņa Samsung DDR apjoms 32 MB, kas teorētiski piešķir diskam kešatmiņu 32 MB(un tieši tā ir summa, kas norādīta cietā diska tehniskajos parametros), taču tā nav gluži taisnība. Fakts ir tāds, ka atmiņa ir loģiski sadalīta buferī atmiņa (kešatmiņa) un programmaparatūras atmiņa. Procesoram ir nepieciešama neliela atmiņa, lai ielādētu programmaparatūras moduļus. Cik zināms, tikai Hitachi/IBM norāda faktisko tilpumu kešatmiņa tehnisko raksturojumu aprakstā; attiecībā pret citiem diskiem, par skaļumu kešatmiņa var tikai minēt.

Nākamā mikroshēma ir dzinēja un galvas bloka vadības kontrolieris jeb "twist" (Balss spoles motora kontrolieris, VCM kontrolieris). Turklāt šī mikroshēma kontrolē sekundāros barošanas blokus, kas atrodas uz tāfeles, no kuriem procesors tiek darbināts un priekšpastiprinātāja-slēdža mikroshēma (priekšpastiprinātājs, priekšpastiprinātājs) atrodas HDA. Šis ir galvenais iespiedshēmas plates enerģijas patērētājs. Tas kontrolē vārpstas griešanos un galviņu kustību. Kodols VCM kontrolieris var strādāt pat temperatūrā 100°C.

Daļa no diska programmaparatūras tiek saglabāta zibatmiņa. Kad diskam tiek pieslēgta strāva, mikrokontrolleris ielādē zibatmiņas mikroshēmas saturu atmiņā un sāk izpildīt kodu. Ja kods nav pareizi ielādēts, disks pat nevēlēsies griezties. Ja uz tāfeles nav zibatmiņas mikroshēmas, tad tā ir iebūvēta mikrokontrollerī.

Vibrācijas sensors (trieciena sensors) reaģē uz diskam bīstamu kratīšanu un nosūta par to signālu kontrolierim VCM. VCM kontrolieris nekavējoties novieto galvas un var apturēt diska griešanos. Teorētiski šim mehānismam vajadzētu aizsargāt disku no papildu bojājumiem, taču tas praktiski nedarbojas, tāpēc nemetiet diskus. Dažos diskos vibrācijas sensors ir ļoti jutīgs, reaģējot uz mazāko vibrāciju. No sensora saņemtie dati ļauj kontrolieris VCM pareiza galvas kustība. Uz šādiem diskiem ir uzstādīti vismaz divi vibrācijas sensori.

Uz tāfeles ir vēl viena aizsargierīce - Pārejoša sprieguma slāpēšana (TVS). Tas aizsargā plati no strāvas pārspriegumiem. Ar jaudas pārspriegumu TVS izdeg, radot īssavienojumu ar zemi. Šim dēlim ir divi TV, 5 un 12 voltiem.

Apsveriet hermētisko bloku.

Zem dēļa atrodas motora un galviņu kontakti. Turklāt uz diska korpusa ir neliels, gandrīz nemanāms caurums (elpas caurums). Tas kalpo spiediena izlīdzināšanai. Daudzi cilvēki domā, ka cietajā diskā ir vakuums. Patiesībā tā nav. Šis caurums ļauj diskam izlīdzināt spiedienu ierobežojuma iekšpusē un ārpusē. Iekšpusē ir caurums pārklāts ar elpas filtru kas aiztur putekļus un mitruma daļiņas.

Tagad apskatīsim ierobežojuma zonu. Noņemiet diska vāciņu.

Pats vāks nav nekas īpašs. Tas ir tikai metāla gabals ar gumijas blīvējumu, lai izvairītos no putekļiem.

Apsveriet ierobežojuma zonas piepildīšanu.

Dārgā informācija tiek glabāta metāla diskos, ko sauc arī par pankūkas vai Pspuras (šķīvji). Fotoattēlā redzat augšējo plāksni. Plāksnes ir izgatavotas no pulēta alumīnija vai stikla un pārklātas ar vairākiem dažāda sastāva slāņiem, tostarp ar feromagnētisku vielu, uz kuras faktiski tiek glabāti dati. Starp pankūkām, kā arī virs tām redzam īpašas plāksnes, ko sauc atdalītāji vai separatori (amortizatori vai separatori). Tie ir nepieciešami, lai izlīdzinātu gaisa plūsmas un samazinātu akustisko troksni. Parasti tie ir izgatavoti no alumīnija vai plastmasas. Alumīnija separatori ir veiksmīgāki gaisa dzesēšanā ierobežojuma zonā.

Lasīšanas un rakstīšanas galviņas (galviņas), kas uzstādīts uz magnētiskās galvas bloka kronšteinu galiem, vai HSA (Head Stack Assembly, HSA). stāvvietu zona- šī ir zona, kurā jāatrodas veselīga diska galvām, ja vārpsta ir apturēta. Ar šo disku parkošanās zona atrodas tuvāk vārpstai, kā redzams fotoattēlā.

Dažos braucienos autostāvvieta tiek veikta īpašās plastmasas stāvvietās, kas atrodas ārpus plāksnēm.

HDD ir precīzs pozicionēšanas mehānisms, un, lai tā darbotos pareizi, ir nepieciešams ļoti tīrs gaiss. Lietošanas laikā cietā diska iekšpusē var veidoties mikroskopiskas metāla un tauku daļiņas. Lai nekavējoties attīrītu gaisu diska iekšpusē, ir recirkulācijas filtrs. Šī ir augsto tehnoloģiju ierīce, kas pastāvīgi savāc un notver mazākās daļiņas. Filtrs atrodas gaisa plūsmu ceļā, ko rada plākšņu rotācija.

Noņemsim augšējo magnētu un paskatīsimies, kas zem tā slēpjas.

Cietajos diskos tiek izmantoti ļoti spēcīgi neodīma magnēti. Šie magnēti ir tik spēcīgi, ka spēj pacelt svaru 1300 reizes lielākas nekā viņu pašu. Tāpēc nelieciet pirkstu starp magnētu un metālu vai citu magnētu - sitiens būs ļoti jutīgs. Šajā fotoattēlā ir redzami ierobežojumi. BMG. Viņu uzdevums ir ierobežot galviņu kustību, atstājot tās uz plākšņu virsmas. BMG ierobežotāji dažādi modeļi ir izkārtoti dažādi, taču vienmēr ir divi, tie tiek izmantoti visos mūsdienu cietajos diskos. Mūsu diskā otrais ierobežotājs atrodas uz apakšējā magnēta.

Šeit mēs redzam šeit spole (balss spole), kas ir daļa no galvas bloka. Veidojas spole un magnēti BMG piedziņa (balss spoles motors, VCM). Piedziņa un magnētisko galviņu bloks, forma pozicionētājs- ierīce, kas kustina galvas. Sarežģītas formas melnu plastmasas gabalu sauc fiksators (izpildmehānisma fiksators). Tas ir aizsardzības mehānisms, kas atbrīvo BMG pēc tam, kad vārpstas motors ir sasniedzis noteiktu apgriezienu skaitu. Tas notiek gaisa plūsmas spiediena dēļ. Aizbīdnis pasargā galvas no nevēlamām kustībām stāvēšanas stāvoklī.

Tagad noņemsim magnētisko galviņu bloku.

Precizitāte un vienmērīga kustība BMG atbalsta precīzi gultnis. Lielākā detaļa BMG, izgatavots no alumīnija sakausējuma, ko parasti dēvē par kronšteins vai šūpuļzirgs (roka). Šūpuļa galā ir galviņas uz atsperu balstiekārtas (Heads Gimbal Assembly, HGA). Parasti galvas un sviras piegādā dažādi ražotāji. Elastīgs kabelis (elastīga iespiedshēma, FPC) iet uz kontaktu paliktni, pieslēdzoties vadības panelim.

Apsveriet sastāvdaļas BMG vairāk.

Spole, kas savienota ar kabeli.

Gultnis.

Nākamajā fotoattēlā redzams BMG kontakti.

Blīve nodrošina savienojuma hermētiskumu. Tādējādi gaiss var iekļūt diska un galvas bloka iekšpusē tikai caur spiediena izlīdzināšanas atveri. Šī diska kontakti ir pārklāti ar plānu zelta kārtu, lai uzlabotu vadītspēju.

Šis ir klasisks rokera dizains.

Mazos melnos gabalus atsperu pakaramo galos sauc slīdņus. Daudzi avoti norāda, ka slīdņi un galviņas ir viens un tas pats. Faktiski slīdnis palīdz lasīt un rakstīt informāciju, paceļot galvu virs pankūku virsmas. Mūsdienu cietajos diskos galvas pārvietojas attālumā 5-10 nanometri no pankūku virsmas. Salīdzinājumam, cilvēka matu diametrs ir aptuveni 25000 nanometri. Ja zem slīdņa nokļūst kāda daļiņa, tas var izraisīt galviņu pārkaršanu berzes un to atteices dēļ, tāpēc gaisa tīrība norobežojumā ir tik svarīga. Paši lasīšanas un rakstīšanas elementi atrodas slīdņa galā. Tie ir tik mazi, ka tos var redzēt tikai ar labu mikroskopu.

Kā redzat, slīdņa virsma nav plakana, tajā ir aerodinamiskas rievas. Tie palīdz stabilizēt slīdņa lidojuma augstumu. Veidojas gaiss zem slīdņa gaisa spilvens (gaisa gultņu virsma, ABS). Gaisa spilvens uztur slīdņa lidojumu gandrīz paralēli pankūkas virsmai.

Šeit ir vēl viens slīdņa attēls

Šeit ir skaidri redzami galvas kontakti.

Šī ir vēl viena svarīga daļa. BMG, kas vēl nav apspriests. To sauc par p priekšpastiprinātājs (priekšpastiprinātājs, priekšpastiprinātājs). priekšpastiprinātājs- šī ir mikroshēma, kas kontrolē galviņas un pastiprina signālu, kas nāk uz tām vai no tām.

priekšpastiprinātājs atrodas tieši iekšā BMGļoti vienkārša iemesla dēļ - signāls, kas nāk no galvām, ir ļoti vājš. Mūsdienu diskos tā biežums ir aptuveni 1 GHz. Ja izņemat priekšpastiprinātāju no ierobežojuma zonas, tik vājš signāls tiks stipri vājināts ceļā uz vadības paneli.

Vairāk celiņu ved no priekšpastiprinātāja uz galviņām (pa labi), nekā uz ierobežošanas zonu (pa kreisi). Fakts ir tāds, ka cietais disks nevar vienlaikus strādāt ar vairāk nekā vienu galvu (rakstīšanas un lasīšanas elementu pāris). Cietais disks nosūta signālus uz priekšpastiprinātāju, un tas izvēlas galviņu, kurai pašlaik piekļūst cietais disks. Šim cietajam diskam ir seši celiņi, kas ved uz katru galvu. Kāpēc tik daudz? Viens celiņš ir slīpēts, vēl divi ir paredzēti lasīšanas un rakstīšanas elementiem. Nākamās divas sliedes ir paredzētas mini izpildmehānismu, īpašu pjezoelektrisku vai magnētisku ierīču vadīšanai, kas spēj pārvietot vai pagriezt slīdni. Tas palīdz precīzāk iestatīt galviņu stāvokli virs trases. Pēdējais ceļš ved uz sildītāju. Sildītāju izmanto, lai kontrolētu galvu lidojuma augstumu. Sildītājs nodod siltumu balstiekārtai, kas savieno slīdni un sviru. Pakaramais ir izgatavots no diviem sakausējumiem ar dažādām termiskās izplešanās īpašībām. Sildot, suspensija noliecas pret pankūkas virsmu, tādējādi samazinot galvas lidojuma augstumu. Atdzesējot, suspensija iztaisnojas.

Šajā rakstā mēs runāsim tikai par cietajiem diskiem (HDD), tas ir, par datu nesējiem magnētiskajos diskos. Par SSD būs nākamais raksts.

Kas ir cietais disks

Pēc tradīcijas apskatīsim Wikipedia cietā diska definīciju:
Cietais disks (skrūve, cietais disks, cietais disks, HDD, HDD, HMDD) ir brīvpiekļuves atmiņas ierīce, kuras pamatā ir magnētiskās ierakstīšanas princips.
Tos izmanto lielākajā daļā datoru, kā arī atsevišķi pieslēgtās ierīcēs datu rezerves kopiju glabāšanai, failu glabāšanai utt.
Mazliet izdomāsim. Man patīk termins "cietais disks". Šie pieci vārdi atspoguļo visu būtību. HDD ir ierīce, kuras mērķis ir ilgstoši saglabāt tajā ierakstītos datus. HDD pamatā ir cietie (alumīnija) diski ar īpašu pārklājumu, uz kuriem informācija tiek ierakstīta, izmantojot īpašas galviņas.
Pašu ierakstīšanas procesu es sīkāk neapskatīšu - patiesībā tā ir skolas pēdējo klašu fizika, un esmu pārliecināts, ka jums nav vēlēšanās tajā iedziļināties, un raksts nemaz nav par to.
Pievērsiet uzmanību arī frāzei: "izlases piekļuve", kas, rupji runājot, nozīmē, ka mēs (dators) jebkurā brīdī varam nolasīt informāciju no jebkura dzelzceļa posma.
Svarīgi, lai HDD atmiņa nebūtu nepastāvīga, proti, nav nozīmes, vai strāva ir pieslēgta vai nē, ierīcē ierakstītā informācija nekur nepazudīs. Šī ir būtiska atšķirība starp datora pastāvīgo atmiņu un pagaidu atmiņu (RAM).
Aplūkojot datora cieto disku reālajā dzīvē, jūs neredzēsit nevienu disku vai galviņu, jo tas viss ir paslēpts noslēgtā korpusā (hermētiskā zonā). Ārēji cietais disks izskatās šādi.
Es domāju, ka jūs saprotat, kas ir HDD. Dodieties tālāk.

Kāpēc datoram ir nepieciešams cietais disks?

Apsveriet, kas ir HDD datorā, tas ir, kādu lomu tas spēlē personālajā datorā. Skaidrs, ka glabā datus, bet kā un ko. Šeit mēs izceļam šādas HDD funkcijas:
- OS, lietotāja programmatūras un to iestatījumu glabāšana;
- Lietotāja failu glabāšana: mūzika, video, attēli, dokumenti utt.;
- Cietā diska vietas daļas izmantošana, lai saglabātu datus, kas neietilpst RAM (peidžeru failā) vai RAM satura glabāšana miega režīmā;
- Kā redzat, datora cietais disks nav tikai fotoattēlu, mūzikas un video izgāztuve. Tajā tiek glabāta visa operētājsistēma, turklāt cietais disks palīdz tikt galā ar operatīvās atmiņas slodzi, uzņemoties dažas no tā funkcijām.

No kā sastāv cietais disks?

Mēs daļēji pieminējām cietā diska komponentus, tagad mēs to aplūkosim sīkāk. Tātad, galvenās HDD sastāvdaļas:
- Korpuss - aizsargā cieto disku mehānismus no putekļiem un mitruma. Kā likums, tas ir hermētisks, lai iekšā neiekļūtu viens un tas pats mitrums un putekļi;
- Diski (pankūkas) - šķīvji, kas izgatavoti no noteikta metāla sakausējuma, pārklāti no abām pusēm, uz kuriem tiek ierakstīti dati. Plākšņu skaits var būt atšķirīgs - no viena (budžeta variantos) līdz vairākiem;
- Dzinējs - uz kura vārpstas ir nostiprinātas pankūkas;
- Galvu bloks - dizains no svirām (šūpuļsvirām), kas savienotas savā starpā, un galvām. Cietā diska daļa, kas nolasa un ieraksta tajā informāciju. Vienai pankūkai tiek izmantots pāris galvu, jo darbojas gan augšējā, gan apakšējā daļa;
- Pozicionēšanas ierīce (izpildmehānisms) - mehānisms, kas virza galviņu bloku. Sastāv no pastāvīgo neodīma magnētu pāra un spoles, kas atrodas galvas bloka galā;
- Kontrolieris - elektroniska mikroshēma, kas kontrolē HDD darbību;
- Parkošanās zona - vieta cietā diska iekšpusē pie diskiem vai to iekšpusē, kur dīkstāves laikā tiek nolaistas (noparkotas) galviņas, lai nesabojātu pankūku darba virsmu.
Tāda vienkārša cietā diska ierīce. Tā izveidojusies pirms daudziem gadiem, un sen nekādas būtiskas izmaiņas tajā nav veiktas. Un mēs ejam tālāk.

Kā darbojas cietais disks

Pēc tam, kad HDD tiek piegādāta strāva, dzinējs, uz kura vārpstas ir piestiprinātas pankūkas, sāk griezties. Ieguvuši ātrumu, ar kādu pie disku virsmas veidojas pastāvīga gaisa plūsma, galvas sāk kustēties.
Šī secība (vispirms diski pagriežas, un tad galviņas sāk darboties) ir nepieciešama, lai radītās gaisa plūsmas dēļ galviņas virzītos virs plāksnēm. Jā, tie nekad nepieskaras disku virsmai, pretējā gadījumā pēdējie tiktu uzreiz sabojāti. Tomēr attālums no magnētisko šķīvju virsmas līdz galviņām ir tik mazs (~10 nm), ka to nevar redzēt ar neapbruņotu aci.
Pēc palaišanas, pirmkārt, tiek nolasīta servisa informācija par cietā diska stāvokli un cita nepieciešamā informācija par to, kas atrodas tā sauktajā nulles trasē. Tikai tad sākas darbs ar datiem.
Informācija datora cietajā diskā tiek ierakstīta celiņos, kas, savukārt, ir sadalīti sektoros (tāda pica sagriezta gabalos). Lai rakstītu failus, vairāki sektori tiek apvienoti klasterī, kas ir mazākā vieta, kur var ierakstīt failu.
Papildus šādai "horizontālai" diska sadalīšanai ir arī nosacīta "vertikālā" sadale. Tā kā visas galviņas ir apvienotas, tās vienmēr atrodas virs viena un tā paša celiņa numura, katra virs sava diska. Tādējādi HDD darbības laikā galviņas it kā izvelk cilindru.
Kamēr HDD darbojas, tas faktiski izpilda divas komandas: lasīšanu un rakstīšanu. Kad nepieciešams izpildīt rakstīšanas komandu, diskā tiek aprēķināts laukums, kurā tā tiks izpildīta, pēc tam tiek novietotas galviņas un faktiski tiek izpildīta komanda. Pēc tam tiek pārbaudīts rezultāts. Papildus datu ierakstīšanai tieši diskā informācija nonāk arī tā kešatmiņā.
Ja kontrolieris saņem lasīšanas komandu, tas, pirmkārt, pārbauda, ​​vai kešatmiņā nav nepieciešamās informācijas. Ja tā nav, atkal tiek aprēķinātas galvu pozicionēšanas koordinātas, pēc tam tiek novietotas galvas un nolasīti dati.
Pēc darba pabeigšanas, pazūdot cietā diska barošanas avotam, galviņas automātiski tiek novietotas stāvvietas zonā.
Šādi vispārīgi darbojas datora cietais disks. Reāli viss ir daudz sarežģītāk, bet parastam lietotājam, visticamāk, šādas detaļas nav vajadzīgas, tāpēc pabeigsim šo sadaļu un turpināsim.

Cieto disku veidi un to ražotāji

Mūsdienās tirgū faktiski ir trīs galvenie cieto disku ražotāji: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Tie pilnībā sedz visu veidu un prasību ierīču pieprasījumu. Pārējie uzņēmumi vai nu bankrotēja, vai tos pārņēma kāds no galvenajiem trijniekiem, vai pārprofilēja.
Ja mēs runājam par HDD veidiem, tos var iedalīt šādi:

1. Portatīvajiem datoriem - galvenais parametrs ir ierīces izmērs 2,5 collas. Tas ļauj tos kompakti ievietot klēpjdatora korpusā;
2. Personālajam datoram - šajā gadījumā ir iespējams izmantot arī 2,5 collu cietos diskus, bet parasti tiek izmantoti 3,5 collas;
3. Ārējie cietie diski - ierīces, kas ir atsevišķi savienotas ar datoru / klēpjdatoru, visbiežāk darbojas kā failu krātuve.
Ir arī īpašs cieto disku veids - serveriem. Tie ir identiski parastajiem personālajiem datoriem, taču tie var atšķirties pēc savienojuma saskarnēm un lielākas veiktspējas.

Visi pārējie HDD sadalījumi pa veidiem izriet no to īpašībām, tāpēc mēs tos apsvērsim.

Cietā diska specifikācijas

Tātad, galvenās datora cietā diska īpašības:

Lielums ir maksimālā datu apjoma mērs, ko var ievietot diskā. Pirmā lieta, ko viņi parasti skatās, izvēloties HDD. Šis skaitlis var sasniegt 10 TB, lai gan mājas datoram biežāk tiek izvēlēts 500 GB - 1 TB;
- Formas faktors - cietā diska izmērs. Visizplatītākie ir 3,5 un 2,5 collas. Kā minēts iepriekš, klēpjdatoros vairumā gadījumu tiek instalēts 2,5 collas. Tos izmanto arī ārējos HDD. 3,5 collas ir instalēts datorā un serverī. Formas faktors ietekmē arī apjomu, jo lielākā diskā var ietilpt vairāk datu;
- Vārpstas ātrums - ar kādu ātrumu pankūkas griežas. Visizplatītākie ir 4200, 5400, 7200 un 10000 apgr./min. Šis raksturlielums tieši ietekmē ierīces veiktspēju, kā arī cenu. Jo lielāks ātrums, jo lielākas abas vērtības;
- Interfeiss - metode (savienotāja veids) HDD pievienošanai datoram. Mūsdienās vispopulārākā iekšējo cieto disku saskarne ir SATA (vecākajos datoros tika izmantota IDE). Ārējie cietie diski parasti tiek savienoti, izmantojot USB vai FireWire. Papildus uzskaitītajām ir arī citas saskarnes, piemēram, SCSI, SAS;
- Bufera lielums (kešatmiņa) - HDD kontrollerī instalēts ātrās atmiņas veids (pēc RAM veida), kas paredzēts visbiežāk pieejamo datu pagaidu glabāšanai. Bufera izmērs var būt 16, 32 vai 64 MB;
- Brīvpiekļuves laiks - laiks, kurā HDD tiek garantēta rakstīšana vai lasīšana no jebkuras diska daļas. Tas svārstās no 3 līdz 15 ms;

Papildus iepriekšminētajām īpašībām varat atrast arī tādus rādītājus kā:

Datu pārraides ātrums;
- I/O operāciju skaits sekundē;
- Skaļuma līmenis;
- Uzticamība;
- Izturība pret triecieniem utt.;
Uz HDD īpašību rēķina tas arī viss.

Cietais disks (HDD) \ HDD (cietais disks) \ cietais disks (nesējs) ir materiāls objekts, kas spēj uzglabāt informāciju.

Informācijas akumulatorus var klasificēt pēc šādām pazīmēm:

• informācijas uzglabāšanas metode: magnetoelektriskā, optiskā, magnetooptiskā;
• informācijas nesēja veids: diskdziņi uz disketēm un cietajiem magnētiskajiem diskiem, optiskie un magnētiskie-optiskie diski, magnētiskā lente, cietvielu atmiņas elementi;
• pieejas informācijai organizēšanas metode - tiešās, secīgās un bloķētās piekļuves piedziņas;
• informācijas uzglabāšanas ierīces veids - iebūvēta (iekšējā), ārējā, autonomā, mobilā (valkājama) utt.

Ievērojama daļa pašlaik izmantoto informācijas nesēju ir balstīti uz magnētiskiem nesējiem.

Cietā diska ierīce

Cietais disks satur plākšņu komplektu, kas visbiežāk ir metāla diski, kas pārklāti ar magnētisku materiālu - šķīvi (gamma ferīta oksīds, bārija ferīts, hroma oksīds ...) un savstarpēji savienoti, izmantojot vārpstu (vārpstu, asi).
Paši diski (apmēram 2 mm biezi) ir izgatavoti no alumīnija, misiņa, keramikas vai stikla. (skat. attēlu)

Ierakstīšanai tiek izmantotas abas disku virsmas. Lietots 4-9 plāksnes. Vārpsta griežas ar lielu nemainīgu ātrumu (3600-7200 apgr./min.)
Disku griešanās un galvu radikāla kustība tiek veikta, izmantojot 2 elektromotori.
Dati tiek rakstīti vai lasīti, izmantojot rakstīšanas/lasīšanas galviņas pa vienam katrai diska virsmai. Galvu skaits ir vienāds ar visu disku darba virsmu skaitu.

Informācijas ierakstīšana diskā tiek veikta stingri noteiktās vietās - koncentriski dziesmas (celiņi) . Trases ir sadalītas nozarēs. Viens sektors satur 512 baitus informācijas.

Datu apmaiņa starp RAM un NMD tiek veikta secīgi ar veselu skaitli (klasteri). klasteris- secīgu sektoru ķēdes (1,2,3,4,…)

Īpašs dzinējs izmantojot kronšteinu, novieto lasīšanas/rakstīšanas galviņu virs noteiktā celiņa (pārvieto to radiālā virzienā).
Kad disks tiek pagriezts, galva atrodas virs vēlamā sektora. Ir acīmredzams, ka visas galviņas pārvietojas vienlaicīgi un nolasīšanas galviņas pārvietojas vienlaicīgi un nolasa informāciju no tiem pašiem celiņiem dažādos diskos no tiem pašiem celiņiem dažādos diskos.

Tiek izsaukti cietā diska ieraksti ar vienādu kārtas numuru dažādos cietajos diskos cilindrs .
Lasīšanas/rakstīšanas galviņas pārvietojas pa šķīvja virsmu. Jo tuvāk galva atrodas diska virsmai, tai nepieskaroties, jo lielāks ir pieļaujamais ieraksta blīvums.

Cietā diska ierīce

Informācijas lasīšanas un rakstīšanas magnētiskais princips

magnētiskās ierakstīšanas princips

Informācijas ierakstīšanas un reproducēšanas procesu fiziskie pamati magnētiskajos nesējos tika ielikti fiziķu M. Faradeja (1791 - 1867) un D. K. Maksvela (1831 - 1879) darbos.

Magnētiskajos datu nesējos digitālais ieraksts tiek veikts uz magnētiski jutīga materiāla. Pie šādiem materiāliem pieder dažas dzelzs oksīdu šķirnes, niķelis, kobalts un tā savienojumi, sakausējumi, kā arī magnetoplasti un magnetoelasti ar viskozu plastmasu un gumiju, mikropulvera magnētiskie materiāli.

Magnētiskais pārklājums ir vairākus mikrometrus biezs. Pārklājums tiek uzklāts uz nemagnētiskas pamatnes, kas ir dažādas plastmasas magnētiskajām lentēm un disketēm, kā arī alumīnija sakausējumi un kompozītmateriāli cietajiem diskiem. Diska magnētiskajam pārklājumam ir domēna struktūra, t.i. sastāv no daudzām magnetizētām sīkām daļiņām.

Magnētiskais domēns (no latīņu dominium — īpašums) - tas ir mikroskopisks, vienmērīgi magnetizēts reģions feromagnētiskajos paraugos, kas atdalīts no blakus esošajiem reģioniem ar plāniem pārejas slāņiem (domēna sienām).

Ārējā magnētiskā lauka ietekmē domēnu iekšējie magnētiskie lauki ir orientēti atbilstoši magnētiskā lauka līniju virzienam. Pēc ārējā lauka darbības pārtraukšanas uz domēna virsmas veidojas atlikušās magnetizācijas zonas. Pateicoties šai īpašībai, informācija tiek glabāta uz magnētiskā nesēja, kas darbojas magnētiskajā laukā.

Ierakstot informāciju, tiek izveidots ārējs magnētiskais lauks, izmantojot magnētisko galviņu. Informācijas nolasīšanas procesā atlikušās magnetizācijas zonas, kas atrodas pretī magnētiskajai galvai, lasīšanas laikā inducē tajā elektromotora spēku (EMF).

Magnētiskā diska ierakstīšanas un nolasīšanas shēma ir dota 3.1. attēlā EML virziena izmaiņas noteiktā laika periodā tiek identificētas ar bināro vienību, un šo izmaiņu neesamību identificē ar nulli. Šo laika periodu sauc bitu elements.

Magnētiskā nesēja virsma tiek uzskatīta par punktu pozīciju secību, no kurām katra ir saistīta ar mazliet informācijas. Tā kā šo pozīciju atrašanās vieta nav precīzi noteikta, ierakstīšanai ir nepieciešamas iepriekš uzliktas atzīmes, lai palīdzētu noteikt vajadzīgās ierakstīšanas pozīcijas. Lai lietotu šādas sinhronizācijas atzīmes, disks jāsadala celiņos.
un nozares - formatēšana.

Ātras piekļuves organizēšana informācijai diskā ir svarīgs solis datu glabāšanā. Tiešsaistes piekļuve jebkurai diska virsmas daļai tiek nodrošināta, pirmkārt, nodrošinot tai ātru rotāciju un, otrkārt, pārvietojot magnētisko lasīšanas/rakstīšanas galviņu pa diska rādiusu.
Diskete griežas ar ātrumu 300-360 apgr./min, bet cietais disks - 3600-7200 apgr./min.

Cietā diska loģiskā vienība

Magnētiskais disks sākotnēji nav gatavs darbam. Lai tas būtu darba stāvoklī, tam jābūt formatēts, t.i. jāizveido diska struktūra.

Diska struktūra (marķējums) tiek izveidota formatēšanas procesā.

Formatēšana magnētiskajiem diskiem ir 2 posmi:

1. fiziskais formatējums (zems līmenis)
2. loģisks (augsts līmenis).

Fiziskās formatēšanas laikā diska darba virsma tiek sadalīta atsevišķās zonās, ko sauc sektoros, kas atrodas pa koncentriskiem apļiem – celiņiem.

Papildus tiek noteikti datu ierakstīšanai nepiemēroti sektori, tie tiek atzīmēti kā slikti lai izvairītos no to lietošanas. Katrs sektors ir mazākā datu vienība diskā, un tai ir sava adrese tiešai piekļuvei. Sektora adrese ietver diska sānu numuru, celiņa numuru un celiņa sektora numuru. Ir iestatīti diska fiziskie parametri.

Parasti lietotājam nav jānodarbojas ar fizisko formatēšanu, jo vairumā gadījumu cietie diski tiek piegādāti formatēti. Vispārīgi runājot, tas jādara specializētam servisa centram.

Zema līmeņa formatēšana jāveic šādos gadījumos:

• ja ir kļūme nulles celiņā, radot problēmas, bootējot no cietā diska, bet pats disks ir pieejams, bootējot no disketes;
• ja atgriežaties darba stāvoklī vecu disku, piemēram, pārkārtojot no bojāta datora.
• ja izrādījās, ka disks ir formatēts darbam ar citu operētājsistēmu;
• ja disks pārstāja darboties normāli un visas atkopšanas metodes nedeva pozitīvus rezultātus.

Ņemiet vērā, ka fiziskais formatējums ir ļoti spēcīga darbība.- to izpildot, diskā saglabātie dati tiks pilnībā izdzēsti un tos atjaunot būs pilnīgi neiespējami! Tāpēc nesāciet zema līmeņa formatēšanu, ja vien neesat pārliecināts, ka esat saglabājis visus svarīgos datus no cietā diska!

Kad esat veicis zema līmeņa formatēšanu, seko nākamā darbība - cietā diska nodalījuma izveide vienā vai vairākos loģiskie diskdziņi - labākais veids, kā tikt galā ar diskā izkaisīto direktoriju un failu neskaidrību.

Nepievienojot sistēmai aparatūras elementus, jūs iegūsit iespēju strādāt ar vairākām viena cietā diska daļām, tāpat kā ar vairākiem diskdziņiem.
Tas nepalielina diska ietilpību, bet jūs varat ievērojami uzlabot tā organizāciju. Turklāt dažādām operētājsistēmām var izmantot dažādus loģiskos diskus.

Plkst loģiskais formatējums nesēja galīgā sagatavošana datu glabāšanai notiek, loģiskā diska vietas organizēšanā.
Disks tiek sagatavots failu ierakstīšanai sektoros, kas izveidoti ar zema līmeņa formatējumu.
Pēc diska sadalījuma tabulas izveidošanas seko nākamais solis - atsevišķu sadalījuma daļu, turpmāk tekstā loģiskie diski, loģiskā formatēšana.

loģiskais disks ir noteikta cietā diska zona, kas darbojas tāpat kā atsevišķs disks.

Loģiskā formatēšana ir daudz vienkāršāks process nekā zema līmeņa formatēšana.
Lai to izdarītu, sāknējiet no disketes, kurā ir utilīta FORMAT.
Ja jums ir vairāki loģiskie diskdziņi, formatējiet tos pa vienam.

Loģiskā formatēšanas procesā disks tiek piešķirts sistēmas apgabals kas sastāv no 3 daļām:

• sāknēšanas sektors un nodalījuma tabula (sāknēšanas ieraksts)
• failu piešķiršanas tabulas (FAT), kas ieraksta celiņu un sektoru skaitu, kuros tiek glabāti faili
• saknes direktorijs (Root Directory).

Informācijas ierakstīšana tiek veikta pa daļām, izmantojot klasteru. Vienā klasterī nevar būt 2 dažādi faili.
Turklāt šajā posmā diskam var piešķirt nosaukumu.

Cieto disku var sadalīt vairākos loģiskajos diskos un otrādi 2 cietos diskus var apvienot vienā loģiskajā diskā.

Cietajā diskā ieteicams izveidot vismaz divus nodalījumus (divus loģiskos diskus): viens no tiem ir rezervēts operētājsistēmai un programmatūrai, otrs disks ir paredzēts tikai lietotāja datiem. Tādējādi dati un sistēmas faili tiek glabāti atsevišķi viens no otra un operētājsistēmas kļūmes gadījumā lietotāja datu saglabāšanas iespējamība ir daudz lielāka.

Cietā diska īpašības

Cietie diski (cietie diski) atšķiras viens no otra ar šādiem raksturlielumiem:

1. jaudu
2. ātrums - datu piekļuves laiks, informācijas lasīšanas un rakstīšanas ātrums.
3. interfeiss (savienojuma metode) - kontrollera veids, kuram jāpievieno cietais disks (visbiežāk IDE / EIDE un dažādas SCSI opcijas).
4. citas funkcijas

1. Jauda- informācijas apjoms, kas ietilpst diskā (nosaka pēc ražošanas tehnoloģijas līmeņa).
Mūsdienās jauda ir 500–2000 vai vairāk GB. Vietas cietajā diskā nekad nav pietiekami daudz.

2. Darba ātrums (veiktspēja) Diskam ir raksturīgi divi indikatori: diska piekļuves laiks un diska lasīšanas/rakstīšanas ātrums.

Piekļuves laiks - laiks, kas nepieciešams, lai pārvietotu (novietotu) lasīšanas / rakstīšanas galviņas uz vēlamo celiņu un sektoru.
Vidējais raksturīgais piekļuves laiks starp diviem nejauši atlasītiem ierakstiem ir aptuveni 8–12 ms (milisekundes), ātrākiem diskiem laiks ir 5–7 ms.
Pārejas laiks uz blakus esošo sliežu ceļu (blakus esošu cilindru) ir mazāks par 0,5–1,5 ms. Tāpat ir vajadzīgs laiks, lai pagrieztos uz pareizo sektoru.
Kopējais diska rotācijas laiks mūsdienu cietajiem diskiem ir 8 - 16 ms, vidējais sektora gaidīšanas laiks ir 3-8 ms.
Jo īsāks piekļuves laiks, jo ātrāk disks darbosies.

Lasīšanas/rakstīšanas ātrums(I/O joslas platums) vai datu pārraides ātrums (pārsūtīšana)- secīgo datu pārsūtīšanas laiks ir atkarīgs ne tikai no diska, bet arī no tā kontrollera, kopņu tipiem, procesora ātruma. Lēnu disku ātrums ir 1,5-3 Mb / s, ātrajiem 4-5 Mb / s, jaunākajiem 20 Mb / s.
Cietie diski ar SCSI interfeisu atbalsta griešanās ātrumu 10 000 apgr./min. un vidējais meklēšanas laiks 5ms, datu pārraides ātrums 40-80 Mb/s.

3.Cietā diska interfeisa standarts — t.i. kontrollera veids, kuram jāpievieno cietais disks. Tas atrodas uz mātesplates.
Ir trīs galvenās savienojuma saskarnes

1. IDE un tā dažādie varianti

IDE (Integrated Disk Electronics) vai (ATA) Advanced Technology Attachment
Priekšrocības - vienkāršība un zemas izmaksas

Pārraides ātrums: 8,3, 16,7, 33,3, 66,6, 100 Mbps. Attīstoties datiem, interfeiss atbalsta ierīču saraksta paplašināšanu: cietais disks, super diskete, magnētiskā optika,
NML, CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, LS-120, ZIP.

Tiek ieviesti daži paralēlizācijas elementi (grupēšana un atvienošana / atkārtota savienošana), datu integritātes kontrole pārraides laikā. Galvenais IDE trūkums ir neliels pievienoto ierīču skaits (ne vairāk kā 4), kas nepārprotami nav pietiekami augstas klases personālajam datoram.
Šodien IDE saskarnes ir pārgājušas uz jaunajiem Ultra ATA apmaiņas protokoliem. Ievērojami palieliniet caurlaidspēju
4. režīms un DMA (Direct Memory Access) 2. režīms ļauj pārsūtīt datus ar ātrumu 16,6 Mb/s, tomēr faktiskais datu pārraides ātrums būtu daudz mazāks.
Ultra DMA/33 un Ultra DMA/66 standarti izstrādāti 98. gada februārī. Quantum ir 3 darbības režīmi attiecīgi 0,1,2 un 4, otrajā režīmā multivide atbalsta
pārsūtīšanas ātrums 33Mb/s. (Ultra DMA/33 2. režīms) Šo lielo ātrumu var sasniegt, tikai veicot apmaiņu ar atmiņas buferi. Lai izmantotu priekšrocības
Ultra DMA standartiem jāatbilst 2 nosacījumiem:

1. aparatūras atbalsts mātesplatē (čipsetā) un paša diska sānos.

2. Lai atbalstītu Ultra DMA režīmu, tāpat kā citus DMA (tiešā atmiņa Piekļuve tiešai atmiņai).

Nepieciešams īpašs draiveris dažādām mikroshēmām. Parasti tie ir iekļauti sistēmas platē, ja nepieciešams, to var "lejupielādēt"
no interneta no mātesplates ražotāja vietnes.

Ultra DMA standarts ir savietojams ar iepriekšējiem lēnākiem kontrolieriem.
Šodienas versija: Ultra DMA/100 (2000. gada beigas) un Ultra DMA/133 (2001. g.).

SATA
IDE (ATA) aizstāšana ar citu Fireware (IEEE-1394) ātrgaitas seriālo kopni. Jauno tehnoloģiju izmantošana ļaus palielināt pārraides ātrumu līdz 100Mb/s,
palielina sistēmas uzticamību, tas ļaus instalēt ierīces, neiekļaujot datoru, kas ATA interfeisā ir absolūti neiespējami.

SCSI (mazo datoru sistēmas interfeiss)- ierīces ir 2 reizes dārgākas nekā parastās, tām nepieciešams īpašs kontrolieris mātesplatē.
Izmanto serveriem, publicēšanas sistēmām, CAD. Nodrošina augstāku veiktspēju (ātrums līdz 160 Mb/s), plašu pieslēgto atmiņas ierīču klāstu.
SCSI kontrolleris jāiegādājas kopā ar atbilstošo disku.

SCSI priekšrocība salīdzinājumā ar IDE – elastība un veiktspēja.
Elastīgums ir saistīts ar lielu pievienoto ierīču skaitu (7–15), bet IDE (maksimums 4) — garāks kabeļa garums.
Veiktspēja – liels pārsūtīšanas ātrums un iespēja apstrādāt vairākus darījumus vienlaicīgi.

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

2. Vēl viena SCSI interfeisa tehnoloģija ar nosaukumu Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL) ļauj pieslēgt līdz 100Mbps, kabeļa garums ir līdz 30 metriem. FC-AL tehnoloģija ļauj veikt "karsto" savienojumu, t.i. atrodoties ceļā, ir papildu līnijas kļūdu kontrolei un labošanai (tehnoloģija ir dārgāka nekā parastais SCSI).

4. Citas mūsdienu cieto disku iespējas

Milzīgs cieto disku modeļu klāsts apgrūtina pareizā izvēle.
Papildus nepieciešamajai jaudai ļoti svarīga ir arī veiktspēja, ko galvenokārt nosaka tā fiziskās īpašības.
Šādi raksturlielumi ir vidējais meklēšanas laiks, griešanās ātrums, iekšējais un ārējais pārsūtīšanas ātrums, kešatmiņas lielums.

4.1 Vidējais meklēšanas laiks.

Cietais disks pavada kādu laiku, lai pārvietotu pašreizējās pozīcijas magnētisko galvu uz jaunu, kas nepieciešams nākamās informācijas nolasīšanai.
Katrā konkrētā situācijā šis laiks ir atšķirīgs, atkarībā no attāluma, kādā galvai jāpārvietojas. Parasti specifikācijās ir norādītas tikai vidējās vērtības, un dažādu uzņēmumu izmantotie vidējās vērtības noteikšanas algoritmi parasti atšķiras, tāpēc tieša salīdzināšana ir sarežģīta.

Piemēram, Fujitsu, Western Digital iziet cauri visiem iespējamiem celiņu pāriem, Maxtor un Quantum izmanto brīvpiekļuves metodi. Iegūto rezultātu var vēl vairāk pielāgot.

Meklēšanas laika vērtība rakstīšanai bieži ir nedaudz lielāka nekā lasīšanai. Daži ražotāji savās specifikācijās norāda tikai zemāko vērtību (lasīšanai). Jebkurā gadījumā papildus vidējām vērtībām ir lietderīgi ņemt vērā maksimālo (visā diskā),
un minimālais (tas ir, no celiņa uz celiņu) meklēšanas laiks.

4.2 Rotācijas ātrums

No piekļuves ātruma vēlamajam ieraksta fragmentam griešanās ātrums ietekmē tā sauktā slēptā laika vērtību, kas, lai disks pagrieztos uz magnētisko galvu ar vēlamo sektoru.

Šī laika vidējā vērtība atbilst pusei diska apgrieziena un ir 8,33 ms pie 3600 apgr./min, 6,67 ms pie 4500 apgr./min, 5,56 ms pie 5400 apgr./min, 4,17 ms pie 7200 apgr./min.

Slēptā laika vērtība ir salīdzināma ar vidējo uzmeklēšanas laiku, tāpēc dažos režīmos tai var būt tāda pati, ja ne lielāka, veiktspējas ietekme.

4.3. Iekšējais datu pārraides ātrums

Ātrums, ar kādu dati tiek ierakstīti diskā vai nolasīti no tā. Zonas ierakstīšanas dēļ tam ir mainīga vērtība - augstāka ārējās trasēs un zemāka iekšējos.
Strādājot ar gariem failiem, daudzos gadījumos tieši šis parametrs ierobežo pārsūtīšanas ātrumu.

4.4 Ārējais datu pārraides ātrums

- ātrums (maksimums), ar kādu dati tiek pārraidīti caur saskarni.

Tas ir atkarīgs no saskarnes veida un visbiežāk tam ir fiksētas vērtības: 8.3; 11,1; 16,7 Mb/s uzlabotajam IDE (PIO Mode2, 3, 4); 33,3 66,6 100 Ultra DMA; Attiecīgi 5, 10, 20, 40, 80, 160 Mb/s sinhronajam SCSI, Fast SCSI-2, FastWide SCSI-2 Ultra SCSI (16 biti).

4.5. Cietā diska kešatmiņa un tā lielums (diska buferis).

Kešatmiņas (iekšējā bufera) apjoms un organizācija var būtiski ietekmēt cietā diska veiktspēju. Tāpat kā parastajai kešatmiņai,
produktivitātes pieaugums pēc noteikta apjoma sasniegšanas strauji palēninās.

Liela segmentēta kešatmiņa ir svarīga augstas veiktspējas SCSI diskdziņiem, ko izmanto daudzuzdevumu vidēs. Jo vairāk kešatmiņas, jo ātrāks cietais disks (128-256Kb).

Katra parametra ietekmi uz kopējo veiktspēju ir diezgan grūti izolēt.

Prasības cietajam diskam

Galvenā prasība diskiem ir tāda, ka darbības uzticamību garantē ilgs komponentu kalpošanas laiks 5-7 gadi; laba statistika, proti:

• vidējais laiks starp atteicēm nav mazāks par 500 tūkstošiem stundu (augstākā klase ir 1 miljons stundu vai vairāk.)
• iebūvēta diska mezglu stāvokļa aktīvās uzraudzības sistēma SMART /paškontroles analīzes un ziņojumu tehnoloģija.

Tehnoloģija GUDRS. (Paškontroles analīzes un ziņošanas tehnoloģija) ir atvērts nozares standarts, ko vienā reizē izstrādāja Compaq, IBM un vairāki citi cieto disku ražotāji.

Šīs tehnoloģijas jēga slēpjas cietā diska iekšējā pašdiagnostikā, kas ļauj novērtēt tā pašreizējo stāvokli un informēt par iespējamām nākotnes problēmām, kas var novest pie datu zuduma vai diska kļūmes.

Visu diska svarīgo elementu stāvoklis tiek pastāvīgi uzraudzīts:
galvas, darba virsmas, elektromotors ar vārpstu, elektronikas bloks. Piemēram, ja tiek konstatēta signāla vājināšanās, informācija tiek pārrakstīta un notiek tālāka novērošana.
Ja signāls atkal vājinās, dati tiek pārsūtīti uz citu vietu, un šis klasteris tiek novietots kā bojāts un nepieejams, un tā vietā tiek darīts pieejams cits klasteris no diska rezerves.

Strādājot ar cieto disku, jāievēro temperatūras režīms, kurā disks darbojas. Ražotāji garantē bez traucējumiem cietā diska darbību pie tā apkārtējās vides temperatūras robežās no 0C līdz 50C, lai gan principā bez nopietnām sekām robežas var mainīt vismaz par 10 grādiem abos virzienos.
Pie lielām temperatūras novirzēm var neveidoties vajadzīgā biezuma gaisa sprauga, kas novedīs pie magnētiskā slāņa bojājumiem.

Kopumā HDD ražotāji diezgan lielu uzmanību pievērš savu produktu uzticamībai.

Galvenā problēma ir svešu daļiņu iekļūšana diskā.

Salīdzinājumam: tabakas dūmu daļiņa ir divas reizes lielāka par attālumu starp virsmu un galvu, cilvēka matu biezums ir 5-10 reizes lielāks.
Galvai tikšanās ar šādiem priekšmetiem radīs spēcīgu triecienu un rezultātā daļēju bojājumu vai pilnīgu neveiksmi.
Ārēji tas ir pamanāms kā liela skaita regulāri sakārtotu nelietojamu kopu parādīšanās.

Bīstami ir īslaicīgi lieli paātrinājumi (pārslodzes), kas rodas triecienu, kritienu u.c. laikā. Piemēram, no sitiena galva strauji atsitas pret magnētisko
slāni un izraisa tā iznīcināšanu attiecīgajā vietā. Vai, gluži pretēji, tas vispirms pārvietojas pretējā virzienā, un pēc tam, iedarbojoties elastīgam spēkam, tas kā atspere atsitas pret virsmu.
Rezultātā korpusā parādās magnētiska pārklājuma daļiņas, kas atkal var sabojāt galvu.

Jums nevajadzētu domāt, ka centrbēdzes spēka ietekmē tie aizlidos no diska - magnētiskā slāņa
tos stingri ievelk. Principā sekas nav pats trieciens (var kaut kā samierināties ar noteikta skaita klasteru zaudēšanu), bet gan fakts, ka šajā gadījumā veidojas daļiņas, kas noteikti radīs papildu bojājumus diskam.

Lai novērstu šādus ļoti nepatīkamus gadījumus, dažādas firmas ķeras pie visdažādākajiem trikiem. Papildus vienkāršai diska komponentu mehāniskās izturības palielināšanai tiek izmantota arī inteliģentā S.M.A.R.T. tehnoloģija, kas uzrauga ierakstīšanas uzticamību un datu drošību datu nesējā (skatīt iepriekš).

Faktiski disks vienmēr nav formatēts līdz pilnai ietilpībai, ir zināma rezerve. Tas galvenokārt ir saistīts ar faktu, ka praktiski nav iespējams izgatavot nesēju
uz kuriem absolūti visa virsma būtu kvalitatīva, noteikti būs slikti klasteri (bojātie). Formatējot disku zemā līmenī, tā elektronika tiek konfigurēta tā, lai
lai tas apietu šīs neveiksmīgās vietas un lietotājam būtu pilnīgi neredzams, ka datu nesējam ir defekts. Bet, ja tie ir redzami (piemēram, pēc formatēšanas
utilīta parāda to numuru, kas nav nulle), tad tas jau ir ļoti slikti.

Ja garantija nav beigusies (un, manuprāt, vislabāk ir iegādāties HDD ar garantiju), tad nekavējoties brauciet pie pārdevēja un pieprasiet nomaiņas datu nesēju vai naudas atmaksu.
Pārdevējs, protams, uzreiz sāks stāstīt, ka pāris sliktas sadaļas vēl nav pamats bažām, bet neticiet viņam. Kā jau minēts, šis pāris, visticamāk, radīs daudz vairāk citu, un pēc tam parasti ir iespējama pilnīga cietā diska kļūme.

Disks ir īpaši jutīgs pret bojājumiem darba stāvoklī, tāpēc nevajadzētu novietot datoru vietā, kur tas var tikt pakļauts dažādiem triecieniem, vibrācijām utt.

Cietā diska sagatavošana darbam

Sāksim no paša sākuma. Pieņemsim, ka cietā diska diskdzini un tam pievienoto kabeli iegādājāties atsevišķi no datora.
(Fakts ir tāds, ka, pērkot saliktu datoru, jūs saņemsiet lietošanai sagatavotu disku).

Daži vārdi par to, kā rīkoties. Cietais disks ir ļoti sarežģīts produkts, kurā papildus elektronikai ir arī precīza mehānika.
Tāpēc ar to ir jārīkojas uzmanīgi – triecieni, kritieni un spēcīga vibrācija var sabojāt tā mehānisko daļu. Parasti piedziņas panelī ir daudz maza izmēra elementu, un tas nav noslēgts ar spēcīgiem vākiem. Šī iemesla dēļ jums vajadzētu rūpēties par tā drošību.
Pirmā lieta, kas jādara, saņemot cieto disku, ir jāizlasa dokumentācija, kas tika piegādāta kopā ar to - tajā noteikti būs daudz noderīgas un interesantas informācijas. To darot, jums jāpievērš uzmanība šādiem punktiem:

• džemperu klātbūtne un iestatīšanas iespējas, kas nosaka diska iestatījumu (instalēšanu), piemēram, definējot šādu parametru kā diska fizisko nosaukumu (tie var būt, bet var nebūt),
• galvu skaits, cilindri, sektori diskos, priekškompensācijas līmenis, kā arī diska veids. Šie dati jāievada, reaģējot uz datora iestatīšanas programmas (iestatīšanas) uzvedni.
  Visa šī informācija būs nepieciešama, formatējot disku un sagatavojot iekārtu darbam ar to.
• Ja dators pats nenosaka jūsu cietā diska parametrus, lielāka problēma būs tāda diska uzstādīšana, kuram nav dokumentācijas.
  Lielākajā daļā cieto disku var atrast etiķetes ar ražotāja nosaukumu, ierīces veidu (zīmolu), kā arī ierakstu tabulu, kuras nav atļauts izmantot.
  Turklāt diskdzinī var būt informācija par galvu, cilindru un sektoru skaitu un iepriekšējās kompensācijas līmeni.

Taisnības labad gan jāsaka, ka nereti uz diska ir ierakstīts tikai tā nosaukums. Bet pat šajā gadījumā jūs varat atrast nepieciešamo informāciju vai nu direktorijā,
vai zvanot uzņēmuma pārstāvim. Ir svarīgi saņemt atbildes uz trim jautājumiem:

• Kā jāiestata džemperi, lai disku izmantotu kā galveno/pakalpojumu?
• cik cilindru, galviņu, sektoru vienā sliedē, kāda ir priekškompensācijas vērtība?
• Kura veida disks no ROM BIOS ir vispiemērotākais šim diskdzinī?

Izmantojot šo informāciju, varat turpināt cietā diska instalēšanu.

Lai datorā instalētu cieto disku, rīkojieties šādi:

1. Atvienojiet visu sistēmas bloku no barošanas avota, noņemiet vāku.
2. Pievienojiet cietā diska kabeli mātesplates kontrollerim. Ja instalējat otru disku, varat izmantot kabeli no pirmā, ja tam ir papildu savienotājs, taču jāatceras, ka dažādu cieto disku ātrums tiks lēnām salīdzināts virzienā.
3. Ja nepieciešams, pārslēdziet džemperus atbilstoši cietā diska izmantošanai.
4. Uzstādiet disku brīvā vietā un pievienojiet kabeli no kontroliera uz tāfeles ar cietā diska savienotāju ar sarkanu svītru uz barošanas avotu, barošanas avota kabeli.
5. Droši piestipriniet cieto disku ar četrām skrūvēm no abām pusēm, ievietojiet kabeļus kārtīgi / taupīgi datora iekšpusē, lai, aizverot vāku, tos nesagrieztu,
6. Aizveriet sistēmas bloku.
7. Ja dators pats neatklāja cieto disku, mainiet datora konfigurāciju, izmantojot utilītu Setup, lai dators zinātu, ka tam ir pievienota jauna ierīce.

Cieto disku ražotāji

Vienādas ietilpības (bet dažādu ražotāju) cietajiem diskiem parasti ir vairāk vai mazāk līdzīgi raksturlielumi, un atšķirības izpaužas galvenokārt korpusa dizainā, formas faktorā (citiem vārdiem sakot, izmēriem) un garantijas termiņā. Turklāt pēdējais ir īpaši jāsaka: informācijas izmaksas mūsdienu cietajā diskā bieži vien ir daudzkārt augstākas nekā tā cena.

Ja jūsu disks sabojājas, mēģinājums to salabot bieži vien nozīmē tikai jūsu datu pakļaušanu papildu riskam.
Daudz saprātīgāks veids ir bojāto ierīci aizstāt ar jaunu.
Lauvas tiesu cieto disku Krievijas (un ne tikai) tirgū veido IBM, Maxtor, Fujitsu, Western Digital (WD), Seagate, Quantum produkti.

ražotāja nosaukums, kas ražo šāda veida disku,

Korporācija Quantum (www. quantum. com.), dibināta 1980. gadā, ir viens no veterāniem disku krātuves tirgū. Uzņēmums ir pazīstams ar saviem inovatīviem tehniskajiem risinājumiem, kuru mērķis ir uzlabot cieto disku uzticamību un veiktspēju, diska piekļuves laiku un diska lasīšanas/rakstīšanas ātrumu, spēju informēt par iespējamām nākotnes problēmām, kas var novest pie datu zuduma vai diska kļūmes.

- Viena no Quantum patentētajām tehnoloģijām ir SPS (Shock Protection System), kas paredzēta diska aizsardzībai pret triecieniem.

- iebūvēta DPS (Data Protection System) programma, kas paredzēta, lai saglabātu visdārgākos - tajos saglabātos datus.

Korporācija Western Digital (www.wdс.com.) ir arī viens no vecākajiem diskdziņu ražošanas uzņēmumiem, kas savā vēsturē ir zinājis savus kāpumus un kritumus.
Uzņēmums nesen ir spējis ieviest jaunākās tehnoloģijas savos diskos. Starp tiem ir vērts atzīmēt mūsu pašu izstrādāto - Data Lifeguard tehnoloģiju, kas ir S.M.A.R.T. tālāka attīstība. Tas mēģina loģiski pabeigt ķēdi.

Saskaņā ar šo tehnoloģiju diska virsma tiek regulāri skenēta periodā, kad sistēma to neizmanto. Tas nolasa datus un pārbauda to integritāti. Ja piekļuves procesā tiek konstatētas problēmas, dati tiek pārsūtīti uz citu sektoru.
Informācija par zemas kvalitātes sektoriem tiek ierakstīta iekšējo defektu sarakstā, kas ļauj turpmāk izvairīties no rakstīšanas sliktos sektoros.

Stingrs Seagate (www.seagate.com)ļoti slavens mūsu tirgū. Starp citu, iesaku tieši šīs firmas cietos diskus, jo tie ir uzticami un izturīgi.

1998. gadā viņa piedzīvoja jaunu atgriešanos, izdodot Medalist Pro disku sēriju.
ar griešanās ātrumu 7200 apgr./min., izmantojot šim nolūkam īpašus gultņus. Iepriekš šis ātrums tika izmantots tikai SCSI interfeisa diskos, kas palielināja veiktspēju. Tajā pašā sērijā tiek izmantota SeaShield System tehnoloģija, kas paredzēta, lai uzlabotu diska un tajā saglabāto datu aizsardzību pret elektrostatisko un triecienu ietekmi. Tajā pašā laikā tiek samazināta arī elektromagnētiskā starojuma ietekme.

Visi ražotie diski atbalsta S.M.A.R.T.
Seagate jaunajos diskos ir iekļauta uzlabota SeaShield sistēmas versija ar vairāk funkcijām.
Zīmīgi, ka Seagate pretendēja uz nozarē augstāko atjauninātās sērijas triecienizturību - 300G nedarbojoties.

Stingrs IBM (www.storage.ibm.com) lai gan tas vēl nesen nebija galvenais piegādātājs Krievijas cieto disku tirgū, tas ātri ieguva labu reputāciju ar saviem ātrajiem un uzticamajiem cietajiem diskiem.

Stingrs Fujitsu (www.fujitsu.com) ir liels un pieredzējis ne tikai magnētisko, bet arī optisko un magnētisko-optisko disku disku ražotājs.
Tiesa, uzņēmums nekādā gadījumā nav līderis cieto disku ar IDE interfeisu tirgū: tā kontrolē (pēc dažādiem pētījumiem) aptuveni 4% no šī tirgus, un tā galvenās intereses ir SCSI ierīču jomā.

Terminoloģiskā vārdnīca

Tā kā daži piedziņas elementi, kuriem ir svarīga loma tās darbībā, bieži tiek uztverti kā abstrakti jēdzieni, tālāk sniegts svarīgāko terminu skaidrojums.

Piekļuves laiks ir laiks, kas nepieciešams, lai cietais disks meklētu un pārsūtītu datus uz atmiņu vai no tās.
Cieto disku veiktspēju bieži nosaka piekļuves (iegūšanas) laiks.

Klasteris (Сluster)- mazākā vietas vienība, ar kuru OS strādā failu atrašanās vietu tabulā. Parasti klasteris sastāv no 2-4-8 vai vairāk sektoriem.
Sektoru skaits ir atkarīgs no diska veida. Klasteru meklēšana atsevišķu sektoru vietā laika gaitā samazina operētājsistēmas izmaksas. Lieli klasteri nodrošina ātrāku veiktspēju
disku, jo klasteru skaits šajā gadījumā ir mazāks, bet vieta (vieta) diskā tiek izmantota sliktāk, jo daudzi faili var būt mazāki par klasteru un atlikušie klastera baiti netiek izmantoti.

Kontrolieris (CU) (kontrolieris)- shēmas, kas parasti atrodas uz paplašināšanas plates, kas kontrolē cietā diska darbību, tostarp galvas pārvietošanu un datu lasīšanu un rakstīšanu.

Cilindrs (Cilindrs)- Dziesmas, kas atrodas viena pret otru visu disku visās pusēs.

Piedziņas galva- mehānisms, kas pārvietojas pa cietā diska virsmu un nodrošina datu elektromagnētisko ierakstīšanu vai nolasīšanu.

Failu piešķiršanas tabula (FAT)- operētājsistēmas ģenerēts ieraksts, kas reģistrē katra faila atrašanās vietu diskā un to, kuri sektori tiek izmantoti un kuri var brīvi ierakstīt tajos jaunus datus.

Galvas sprauga ir attālums starp diskdziņa galvu un diska virsmu.

Interleave- attiecības starp diska rotācijas ātrumu un sektoru organizēšanu diskā. Parasti diska griešanās ātrums pārsniedz datora spēju saņemt datus no diska. Kamēr kontrolieris nolasa datus, nākamais seriālais sektors jau ir pagājis garām. Tāpēc dati tiek ierakstīti diskā, izmantojot vienu vai divus sektorus. Ar speciālas programmatūras palīdzību, formatējot disku, var mainīt svītrojumu secību.

Loģiskā piedziņa- noteiktas cietā diska darba virsmas daļas, kuras tiek uzskatītas par atsevišķiem diskdziņiem.
Dažus loģiskos diskus var izmantot citām operētājsistēmām, piemēram, UNIX.

Autostāvvieta- diskdziņa galviņu pārvietošana uz noteiktu punktu un fiksēšana stacionārā stāvoklī virs neizmantotām diska daļām, lai pēc iespējas samazinātu bojājumus, diskdzini pakratot, galviņām atsitoties pret diska virsmu.

Sadalīšana– cietā diska sadalīšanas darbība loģiskajos diskos. Visi diski ir sadalīti, lai gan maziem diskiem var būt tikai viens nodalījums.

Disks (šķīvis)- pats metāla disks, pārklāts ar magnētisku materiālu, uz kura ir ierakstīti dati. Cietajam diskam parasti ir vairāk nekā viens disks.

RLL (ierobežots izpildes ilgums) Kodēšanas shēma, ko izmanto daži kontrolieri, lai palielinātu sektoru skaitu vienā celiņā, lai ievietotu vairāk datu.

sektors- diska celiņu sadalīšana, kas ir diskdziņa galvenā izmēra vienība. OS sektori parasti ir 512 baiti.

Pozicionēšanas laiks (meklēšanas laiks)- laiks, kas nepieciešams, lai galva pārvietotos no trases, uz kuras tā ir uzstādīta, uz kādu citu vēlamo sliežu ceļu.

Trase (Track)- diska koncentrisks dalījums. Dziesmas ir kā dziesmas ierakstā. Atšķirībā no ieraksta celiņiem, kas ir nepārtraukta spirāle, diska celiņi ir apļveida. Trases savukārt ir sadalītas klasteros un sektoros.

Meklēšanas laiks no ceļa uz celiņu- laiks, kas nepieciešams piedziņas galvas pārejai uz blakus esošo sliežu ceļu.

Pārsūtīšanas ātrums- informācijas apjoms, kas tiek pārraidīts starp disku un datoru laika vienībā. Tas ietver arī ierakstu meklēšanas laiku.

Sveiciens visiem emuāra lasītājiem. Daudzus interesē jautājums - kā darbojas datora cietais disks. Tāpēc es nolēmu šodienas rakstu veltīt šim.

Datora cietais disks (HDD vai cietais disks) ir nepieciešams, lai saglabātu informāciju pēc datora izslēgšanas, atšķirībā no RAM () - kas glabā informāciju līdz strāvas izslēgšanai (līdz dators tiek izslēgts).

Cieto disku, pareizi, var saukt par īstu mākslas darbu, tikai inženieriju. Jā Jā tieši tā. Tas ir tik sarežģīti iekšā viss ir sakārtots. Šobrīd cietais disks ir vispopulārākā ierīce informācijas glabāšanai visā pasaulē, tā ir līdzvērtīga tādām ierīcēm kā: zibatmiņa (zibatmiņas diski), SSD. Daudzi cilvēki ir dzirdējuši par cietā diska ierīces sarežģītību un brīnās, kā tajā tiek ievietots tik daudz informācijas, un tāpēc vēlas uzzināt, kā ir sakārtots datora cietais disks vai no kā tas sastāv. Šodien būs tāda iespēja).

Cietais disks sastāv no piecām galvenajām daļām. Un pirmais no tiem - integrētā shēma, kas sinhronizē diska darbu ar datoru un pārvalda visus procesus.

Otrā daļa ir elektromotors(vārpsta), liek diskam griezties ar ātrumu aptuveni 7200 apgr./min, un integrālā shēma uztur nemainīgu rotācijas ātrumu.

Un tagad trešais vissvarīgākā daļa ir rokeris, kas var gan rakstīt, gan lasīt informāciju. Šūpuļa gals parasti ir sadalīts tā, lai varētu strādāt ar vairākiem diskiem vienlaikus. Tomēr šūpuļgalva nekad nesaskaras ar diskiem. Starp diska virsmu un galvu ir sprauga, šīs spraugas izmērs ir apmēram piecus tūkstošus reižu mazāks par cilvēka mata biezumu!

Bet tomēr paskatīsimies, kas notiek, ja sprauga pazūd un šūpuļgalva saskaras ar rotējošā diska virsmu. Vēl no skolas atceramies, ka F = m * a (manuprāt, Ņūtona otrais likums), no kā izriet, ka objekts ar mazu masu un milzīgu paātrinājumu kļūst neticami smags. Ņemot vērā paša diska milzīgo griešanās ātrumu, šūpuļgalvas svars kļūst ļoti, ļoti pamanāms. Protams, diska bojājumi šajā gadījumā ir neizbēgami. Starp citu, tas notika ar disku, kurā šī sprauga kaut kādu iemeslu dēļ pazuda:

Svarīga ir arī berzes spēka loma, t.i. tā gandrīz pilnīga neesamība, kad rokturis sāk lasīt informāciju, vienlaikus pārslēdzoties līdz 60 reizēm sekundē. Bet pagaidiet, kur te ir dzinējs, kas dzen rokeri, un pat tādā ātrumā? Patiesībā tas nav redzams, jo tā ir elektromagnētiska sistēma, kas darbojas uz 2 dabas spēku mijiedarbības: elektrības un magnētisma. Šāda mijiedarbība ļauj paātrināt rokeri līdz gaismas ātrumam tiešā nozīmē.

Ceturtā daļa- pats cietais disks, šeit tiek rakstīta un lasīta informācija, starp citu, tie var būt vairāki.

Nu, piektā, pēdējā cietā diska dizaina daļa, protams, ir korpuss, kurā ir instalēti visi pārējie komponenti. Tiek izmantoti šādi materiāli: gandrīz viss korpuss ir izgatavots no plastmasas, bet augšējais vāks vienmēr ir metāls. Samontētais korpuss bieži tiek saukts par "ierobežošanas zonu". Pastāv uzskats, ka ierobežojuma zonā nav gaisa, pareizāk sakot, ka tur ir vakuums. Šāds viedoklis ir balstīts uz to, ka pie tik liela diska griešanās ātruma pat putekļu daļiņa, kas nokļūst iekšā, var nodarīt daudz ļauna. Un tā ir gandrīz taisnība, izņemot to, ka tur nav vakuuma - bet ir attīrīts, žāvēts gaiss vai neitrāla gāze - slāpeklis, piemēram. Lai gan, iespējams, iepriekšējās cieto disku versijās gaisa tīrīšanas vietā tas tika vienkārši izsūknēts.

Mēs runājām par komponentiem, t.i. no kā sastāv cietais disks. Tagad parunāsim par datu glabāšanu.

Kā un kādā formā dati tiek glabāti datora cietajā diskā

Dati tiek glabāti šauros celiņos uz diska virsmas. Ražošanas laikā diskam tiek pielietoti vairāk nekā 200 000 šādu celiņu. Katrs no celiņiem ir sadalīts sektoros.

Trases un sektoru kartes ļauj noteikt, kur rakstīt vai lasīt informāciju. Atkal visa informācija par sektoriem un celiņiem atrodas integrētās shēmas atmiņā, kura atšķirībā no citām cietā diska sastāvdaļām neatrodas korpusa iekšpusē, bet gan ārpusē un parasti no apakšas.

Pati diska virsma ir gluda un spīdīga, taču tas ir tikai no pirmā acu uzmetiena. Rūpīgāk izpētot, virsmas struktūra izrādās sarežģītāka. Fakts ir tāds, ka disks ir izgatavots no metāla sakausējuma, kas pārklāts ar feromagnētisku slāni. Šis slānis veic visu darbu. Feromagnētiskais slānis atceras visu informāciju, kā? Ļoti vienkārši. Šūpuļgalva magnetizē mikroskopisku laukumu uz plēves (feromagnētiskā slāņa), iestatot šādas šūnas magnētisko momentu vienā no stāvokļiem: 0 vai 1. Katru šādu nulli un vienu sauc par bitiem. Tādējādi jebkura informācija, kas ierakstīta cietajā diskā, faktiski ir noteikta secība un noteikts nulles un vieninieku skaits. Piemēram, labas kvalitātes fotoattēls aizņem aptuveni 29 miljonus no šīm šūnām un ir izkaisīts 12 dažādos sektoros. Jā, izklausās iespaidīgi, bet patiesībā – tik milzīgs bitu skaits aizņem ļoti mazu laukumu uz diska virsmas. Katrs cietā diska virsmas kvadrātcentimetrs satur vairākus desmitus miljardu bitu.

Kā darbojas cietais disks

Mēs tikko pārbaudījām cietā diska ierīci, katru tās sastāvdaļu atsevišķi. Tagad es ierosinu visu saistīt ar noteiktu sistēmu, pateicoties kurai būs skaidrs pats cietā diska darbības princips.

Tātad, kā darbojas cietais disks nākamais: kad cietais disks tiek nodots ekspluatācijā, tas nozīmē vai nu tajā tiek rakstīts, vai no tā tiek lasīta informācija, vai arī no tā, elektromotors (vārpsta) sāk uzņemt apgriezienus, un tā kā cietie diski ir fiksēti uz pašas vārpstas, attiecīgi tie ir kopā ar to arī sāk griezties. Un līdz brīdim, kad diska(-u) ātrums ir sasniedzis līmeni, ka starp šūpuļgalvu un disku tiek izveidots gaisa spilvens, šūpotājs atrodas īpašā "stāvvietas zonā", lai izvairītos no bojājumiem. Lūk, kā tas izskatās.

Tiklīdz ātrums sasniedz vēlamo līmeni, servopiedziņa (elektromagnētiskais motors) iedarbina šūpuļsviru, kas jau ir novietota vietā, kur vēlaties rakstīt vai nolasīt informāciju. To tikai veicina integrētā shēma, kas kontrolē visas sviras kustības.

Ir plaši izplatīts viedoklis, sava veida mīts, ka brīžos, kad disks ir "dīkstāvē", t.i. ar to īslaicīgi netiek veiktas lasīšanas/rakstīšanas darbības, iekšā esošie cietie diski pārstāj griezties. Tas tiešām ir mīts, jo patiesībā cietie diski korpusa iekšpusē nepārtraukti griežas pat tad, kad cietais disks ir enerģijas taupīšanas režīmā un tajā nekas netiek rakstīts.

Šeit mēs ar jums esam izpētījuši datora cietā diska ierīci visās detaļās. Protams, viena raksta ietvaros nav iespējams pastāstīt par visu, kas saistīts ar cietajiem diskiem. Piemēram, šajā rakstā tas nebija teikts - šī ir liela tēma, es nolēmu par to uzrakstīt atsevišķu rakstu.

Atradu interesantu video par to, kā cietais disks darbojas dažādos režīmos

Paldies visiem par uzmanību, ja vēl neesat abonējis šīs vietnes atjauninājumus - ļoti iesaku to darīt, lai nepalaistu garām interesantus un noderīgus materiālus. Tiekamies emuāra lapās!

Ja ņemam vērā cieto disku kopumā, tad tas sastāv no divām galvenajām daļām: šī ir elektronikas plate, uz kuras, tā sakot, atrodas cietā diska “smadzenes”. Uz tā atrodas procesors, ir arī vadības programma, brīvpiekļuves atmiņa, rakstīšanas un lasīšanas pastiprinātājs. Mehāniskajā daļā ietilpst tādas detaļas kā magnētisko galviņu bloks ar saīsinājumu BMG, dzinējs, kas dod rotāciju plāksnēm, un, protams, pašas plāksnes. Apskatīsim katru daļu sīkāk.

HDA.

Hermētiskais bloks, kas pazīstams arī kā cietā diska korpuss, ir paredzēts visu detaļu stiprināšanai, kā arī veic aizsargfunkciju pret putekļu daļiņām uz plākšņu virsmas. Jāpiebilst, ka HDA var atvērt tikai speciāli tam sagatavotā telpā, lai novērstu putekļu un netīrumu iekļūšanu korpusa iekšpusē.

Integrētā shēma.

Integrētā shēma vai elektronikas plate sinhronizē cietā diska darbību ar datoru un kontrolē visus procesus, jo īpaši tā uztur nemainīgu vārpstas un attiecīgi plāksnes griešanās ātrumu, ko veic dzinējs.

Elektriskais motors.

Elektromotors vai dzinējs rotē plāksnes: aptuveni 7200 apgriezieni sekundē (tiek ņemta vidējā vērtība, ir cietie diski, kuriem ātrums ir lielāks un sasniedz 15 000 apgriezienus sekundē, un ir arī ar mazāku ātrumu aptuveni 5400, piekļuves ātrums nepieciešamajai informācijai cietajā diskā).

Rokeris.

Šūpueris ir paredzēts informācijas rakstīšanai un lasīšanai no cietā diska šķīvjiem. Šūpuļa gals ir sadalīts un uz tā atrodas magnētisko galviņu bloks, tas darīts, lai varētu rakstīt un nolasīt informāciju no vairākām plāksnēm.

Magnētisko galviņu bloks.

Šūpuļsviras sastāvā ietilpst magnētisko galviņu bloks, kas diezgan bieži neizdodas, taču šis "bieži" parametrs ir ļoti nosacīts. Magnētiskās galviņas atrodas virs un zem šķīvjiem un kalpo tiešai informācijas nolasīšanai no platīna, kas atrodas uz cietā diska.

Plāksnes.

Informācija tiek glabāta tieši uz plāksnēm, tās ir izgatavotas no tādiem materiāliem kā alumīnijs, stikls un keramika. Alumīnijs ir visizplatītākais, bet tā sauktie "elites riteņi" ir izgatavoti no pārējiem diviem materiāliem. Pirmās ražotās plāksnes tika pārklātas ar dzelzs oksīdu, taču šim feromagnētam bija liels trūkums. Ar šādu vielu pārklātiem diskiem bija maza nodilumizturība. Šobrīd lielākā daļa cieto disku ražotāju pārklāj plāksnes ar hroma kobaltu, kam ir par kārtu augstāka drošības robeža nekā dzelzs oksīdam. Plāksnes ir piestiprinātas pie vārpstas vienādā attālumā viena no otras, šādu dizainu sauc par "iepakojumu". Zem diskiem atrodas dzinējs vai elektromotors.

Katra plāksnes mala ir sadalīta kāpurķēdēs, tās savukārt citā veidā tiek sadalītas sektoros vai blokos, visas vienāda diametra sliedes ir cilindrs.

Visiem mūsdienu cietajiem diskiem ir tā sauktais "inženiercilindrs", tajā tiek saglabāta servisa informācija, piemēram, hdd modelis, sērijas numurs utt. Šī informācija ir paredzēta datora lasīšanai.

Kā darbojas cietais disks

Cietā diska darbības pamatprincipi kopš tā sākuma ir maz mainījušies. Cietā diska ierīce ir ļoti līdzīga parastam ierakstu atskaņotājam. Tikai zem korpusa var atrasties vairākas plāksnes, kas uzmontētas uz kopējas ass, un galviņas var nolasīt informāciju no katras plāksnes abām pusēm vienlaikus. Plākšņu griešanās ātrums ir nemainīgs un ir viens no galvenajiem raksturlielumiem. Galva pārvietojas pa plāksni noteiktā attālumā no virsmas. Jo mazāks šis attālums, jo lielāka ir informācijas nolasīšanas precizitāte un lielāks var būt informācijas ierakstīšanas blīvums.

Skatoties uz cieto disku, redzams tikai ciets metāla korpuss. Tas ir pilnībā noslēgts un aizsargā disku no putekļu daļiņām, kuras, nonākot šaurajā spraugā starp galvu un diska virsmu, var sabojāt jutīgo magnētisko slāni un atspējot disku. Turklāt korpuss pasargā disku no elektromagnētiskiem traucējumiem. Korpusa iekšpusē ir visi mehānismi un daži elektroniskie komponenti. Mehānismi ir paši diski, kuros tiek glabāta informācija, galviņas, kas raksta un nolasa informāciju no diskiem, kā arī dzinēji, kas to visu iedarbina.

Disks ir apaļa plāksne ar ļoti plakanu virsmu, bieži izgatavota no alumīnija, retāk no keramikas vai stikla, pārklāta ar plānu feromagnētisko slāni. Daudzi diskdziņi izmanto dzelzs oksīda slāni (kas ir parastās magnētiskās lentes pārklājums), bet jaunākie cietie diski darbojas ar apmēram desmit mikronu biezu kobalta slāni. Šāds pārklājums ir izturīgāks un turklāt var ievērojami palielināt ierakstīšanas blīvumu. Tās pielietošanas tehnoloģija ir tuva tai, ko izmanto integrālo shēmu ražošanā.

Disku skaits var būt dažāds - no viena līdz piecām, attiecīgi darba virsmu skaits ir divreiz lielāks (divas uz katra diska). Pēdējais (kā arī magnētiskajam pārklājumam izmantotais materiāls) nosaka cietā diska ietilpību. Dažreiz netiek izmantotas attālāko disku (vai viena no tām) ārējās virsmas, kas ļauj samazināt piedziņas augstumu, bet darba virsmu skaits tiek samazināts un var izrādīties nepāra.

Magnētiskās galviņas lasa un ieraksta informāciju diskos. Ierakstīšanas princips kopumā ir līdzīgs tam, ko izmanto parastajā magnetofonā. Digitālā informācija tiek pārveidota par maiņstrāvu, kas tiek piegādāta magnētiskajai galvai, un pēc tam tiek pārnesta uz magnētisko disku, bet magnētiskā lauka veidā, ko disks var uztvert un "atcerēties".

Diska magnētiskais pārklājums ir sīku spontānas (spontānas) magnetizācijas laukumu kopums. Skaidrības labad iedomājieties, ka disks ir pārklāts ar ļoti mazu kompasa bultiņu slāni, kas vērstas dažādos virzienos. Šādas bultu daļiņas sauc par domēniem. Ārējā magnētiskā lauka ietekmē domēnu pašu magnētiskie lauki tiek orientēti atbilstoši tā virzienam. Pēc ārējā lauka darbības pārtraukšanas uz diska virsmas veidojas atlikušās magnetizācijas zonas. Tādā veidā tiek saglabāta diskā ierakstītā informācija. Atlikušās magnetizācijas zonas, diskam griežoties pretī magnētiskās galviņas spraugai, inducē tajā elektromotora spēku, kas mainās atkarībā no magnetizācijas lieluma.

Disku komplektu, kas uzstādīts uz vārpstas ass, darbina īpašs motors, kas kompakti atrodas apakšā. Lai samazinātu laiku, kas nepieciešams piedziņas pārejai darba stāvoklī, dzinējs kādu laiku darbojas piespiedu režīmā, kad tas ir ieslēgts. Tāpēc datora barošanas avotam ir jābūt maksimālās jaudas rezervei. Tagad par vadītāju darbu. Tie pārvietojas ar pakāpju motora palīdzību un it kā "peld" mikrona daļas attālumā no diska virsmas, tai nepieskaroties. Informācijas ierakstīšanas rezultātā uz disku virsmas veidojas magnetizēti laukumi koncentrisku apļu veidā.

Tos sauc par magnētiskajām trasēm. Kustoties, galvas apstājas pār katru nākamo celiņu. Sliežu kopu, kas atrodas viena zem otras uz visām virsmām, sauc par cilindru. Visas piedziņas galviņas kustas vienlaicīgi, piekļūstot viena nosaukuma cilindriem ar vienādiem numuriem.