HDD: prinsip kerja dan ciri-ciri utama

cakera keras, atau, sebagai mereka telah dipanggil, cakera keras adalah salah satu komponen yang paling penting dalam sistem komputer. Kira-kira semua orang tahu ia. Tetapi ini bukan pengguna moden walaupun dalam tekaan prinsip tentang bagaimana cakera keras. Prinsip operasi, secara umum, untuk pemahaman asas agak mudah, tetapi terdapat beberapa nuansa, yang seterusnya akan dibincangkan.

Soalan destinasi dan klasifikasi cakera keras?

Soalan yang dituju, sudah tentu, retorik. Sesiapa sahaja, walaupun paling peringkat kemasukan, segera menjawab bahawa cakera keras (juga dikenali sebagai cakera keras, aka Cakera Keras atau HDD) dengan segera menjawab bahawa dia digunakan untuk menyimpan maklumat.

Secara umum, benar. Jangan lupa bahawa pada cakera keras, kecuali untuk sistem operasi dan fail pengguna yang dicipta oleh sektor boot sistem operasi, berkat yang dia akan bermula, dan juga beberapa tanda yang cakera boleh mendapatkan maklumat yang dikehendaki dengan cepat.

model semasa agak berbeza: biasa HDD, pemacu keras luaran, kelajuan tinggi pemacu SSD keadaan pepejal, walaupun ia adalah disebabkan oleh cakera keras dan tidak diterima. Adalah dicadangkan untuk mempertimbangkan peranti dan prinsip operasi HDD, jika tidak sepenuhnya maka sekurang-kurangnya dalam hal ini, itu sudah cukup untuk memahami istilah asas dan proses.

Sila ambil perhatian bahawa terdapat klasifikasi khas HDD hari ini pada beberapa kriteria asas, antaranya adalah seperti berikut:

• Cara untuk menyimpan maklumat;
• jenis media;
• kaedah menganjurkan akses kepada maklumat.

Mengapa cakera keras dipanggil cakera keras?

Hari ini, ramai orang berfikir tentang mengapa cakera keras dipanggil cakera keras yang dimiliki oleh senjata kecil. Ia akan kelihatan seolah-olah mungkin ada persamaan antara kedua-dua peranti?

Istilah ini muncul seawal tahun 1973, apabila pasaran muncul pertama di dunia HDD, pembinaan yang terdiri daripada dua bahagian yang berasingan di dalam bekas kedap udara. Kapasiti setiap ruang adalah 30 MB, itulah sebabnya jurutera telah diberi nama kod untuk cakera "30-30", yang sepenuhnya selaras dengan jenama popular pada masa itu gun "Winchester, 30-30" itu. Walau bagaimanapun, pada awal 90-an 'di Amerika dan Eropah adalah nama hampir keluar dari digunakan, tetapi masih popular dalam ruang pasca-Soviet.

Peranti dan prinsip operasi HDD

Tetapi kita menyimpang. HDD prinsip operasi boleh dirumuskan sebagai proses membaca atau menulis. Tetapi bagaimana ini berlaku? Dalam usaha untuk memahami operasi cakera keras magnet, anda perlu belajar bagaimana ia berfungsi.

Cakera keras itu sendiri adalah satu set pinggan, bilangan yang mungkin berbeza-beza 4-9 saling oleh aci (gandar), yang dipanggil spindle a. Plat diletakkan satu daripada yang lain. Dalam kebanyakan kes, bahan untuk pembuatan mereka adalah aluminium, tembaga, seramik, kaca dan sebagainya. D. Diri Mereka plat mempunyai salutan magnet khas bahan yang dipanggil Piring, berdasarkan oksida gamma ferit, kromium oksida, barium ferit dan t. D . Setiap ketebalan plat kira-kira 2 mm.

Untuk merakam dan membaca maklumat sesuai kepala jejarian (satu untuk setiap plat) dan plat yang digunakan dalam kedua-dua permukaan. Pada putaran spindle, kelajuan yang boleh 3600-7200 rev. / Min, dan bergerak kepala sepadan dengan dua motor elektrik.

Dalam kes ini, prinsip asas cakera keras komputer adalah bahawa maklumat itu direkodkan tidak mana-mana sahaja, tetapi di lokasi yang tegas dinyatakan, yang dipanggil sektor, yang terletak di trek sepusat atau trek. Untuk mengelakkan kekeliruan, memohon peraturan seragam. Terdapat pandangan bahawa prinsip-prinsip cakera keras dari segi struktur logik mereka, universal. Sebagai contoh, saiz satu sektor, untuk standard yang bersatu diterima pakai di seluruh dunia, adalah 512 bait. sektor dibahagikan kepada kelompok, yang urutan beberapa sektor yang seterusnya. Dan terutamanya cakera keras prinsip operasi dalam hal ini adalah bahawa pertukaran maklumat dan hanya membuat kelompok keseluruhan (sektor integer rantai).

Tetapi bagaimana membaca maklumat tersebut? kerja-kerja memandu: cakera keras seperti berikut: Menggunakan kepala pendakap bacaan khas dalam radial (berlingkar) arahan bergerak ke trek yang dikehendaki dan pada selekoh ini diletakkan atas sektor yang diberikan, semua ketua-ketua boleh digerakkan pada masa yang sama dengan membaca maklumat yang sama bukan sahaja dari trek yang berbeza tetapi dengan cakera yang berlainan (wafer). Semua trek dengan nombor ordinal sama dipanggil silinder.

Ia adalah mungkin untuk memilih satu lagi prinsip operasi cakera keras: kepala membaca lebih dekat ke permukaan magnet (tetapi tidak disentuh), lebih tinggi kepadatan rakaman.

Bagaimanakah penulisan dan pembacaan maklumat?

cakera keras, atau cakera keras, dan oleh itu telah dipanggil magnet yang mereka menggunakan undang-undang fizik kemagnetan, yang dirumuskan oleh Faraday dan Maxwell.

Seperti yang telah disebutkan, kepingan-kepingan nemagnitochuvstvitelnogo bahan salutan magnet digunakan untuk ketebalan yang mikrometer beberapa. Dalam operasi, medan magnet mempunyai struktur yang dipanggil domain.

A domain magnet adalah ketat dibatasi sempadan kawasan bermagnet ferroalloy. Lagi prinsip operasi HDD boleh diringkaskan seperti berikut: sekiranya medan magnet luar, bidang memandu yang betul bermula untuk dibimbing dengan tepat sepanjang garis magnetik dan pada penamatan kesan ke atas cakera muncul zon pemagnetan baki di mana maklumat yang disimpan sebelum ini yang terkandung dalam bidang utama .

Untuk mewujudkan medan luaran bertanggungjawab untuk merakam membaca kepala, dan zon bacaan remanence, yang bertentangan dengan kepala mewujudkan daya gerak elektrik atau EMF. Maka segala-galanya adalah mudah: mengubah EMF sepadan dengan satu binari, dan tidak ada atau pemberhentian - sifar. Masa perubahan EMF dipanggil bit sel.

Tambahan pula, permukaan magnet semata-mata pertimbangan Informatik boleh dikaitkan, sebagai sejenis mata bit urutan data. Walau bagaimanapun, kerana lokasi titik-titik ini sememangnya mustahil untuk mengira dengan tepat, pada pemacu yang anda mahu untuk memasang beberapa jenis label pra-ditentukan yang membantu menentukan lokasi yang dikehendaki. Penciptaan label itu disebut pemformatan (kira-kira cakera berpecah ke dalam trek dan sektor, berkelompok).

Struktur logik dan prinsip operasi cakera keras dari segi format

Berhubung dengan organisasi HDD logik di sini di tempat pertama terdapat memformat, di mana terdapat dua jenis utama: tahap rendah (fizikal) dan tahap tinggi (logik). Tanpa langkah ini, membawa sebarang cakera keras kepada keadaan kerja tidak boleh bercakap. Untuk maklumat mengenai cara untuk memulakan cakera keras yang baru, ia akan dibincangkan secara berasingan.

Pemformatan tahap rendah memerlukan kesan fizikal pada permukaan HDD, di mana sektor yang terletak di sepanjang trek. Adalah menarik bahawa prinsip cakera keras adalah bahawa setiap sektor telah membuat alamat yang unik, yang termasuk nombor sektor yang, mengesan nombor, di mana ia terletak, dan nombor plat. Oleh itu, organisasi akses langsung memori yang sama menangani secara langsung dengan alamat yang diberikan, dan bukannya mencari maklumat yang tepat di seluruh permukaan, kerana yang kelajuan yang dicapai (walaupun ia tidak adalah yang paling penting). Ambil perhatian bahawa apabila pemformatan tahap rendah dipadamkan sepenuhnya semua maklumat dan mengembalikan ia dalam kebanyakan kes tidak boleh.

Satu lagi perkara - format yang logik (dalam sistem berasaskan Windows adalah format yang cepat atau format Pantas). Tambahan pula, proses ini akan dikenakan kepada penciptaan partition logik mewakili kawasan tertentu cakera keras utama yang beroperasi pada prinsip yang sama.

format logik terutamanya memberi kesan kepada kawasan sistem, yang terdiri daripada (rekod Boot MBR) sektor boot dan jadual partition, jadual peruntukan fail (FAT, NTFS, dan sebagainya. D.) Dan direktori akar (Direktori Root).

maklumat rakaman dalam sektor kelompok itu dibuat melalui beberapa bahagian, di mana dalam satu kelompok tidak boleh mengandungi dua objek yang serupa (fail). Sebenarnya, penciptaan partition logik, kerana ia memisahkan ia dari partition sistem utama, supaya maklumat yang disimpan padanya, jika terdapat kesilapan dan kegagalan kepada perubahan atau pemindahan tidak terjejas.

Ciri-ciri utama HDD

Saya fikir, secara umum prinsip operasi HDD yang kurang difahami. Kita beralih pula kepada ciri-ciri utama, yang memberikan gambaran lengkap mengenai semua peluang (atau keburukan) cakera keras moden.

Prinsip ciri-ciri cakera dan utama keras mungkin agak berbeza. Untuk memahami apa yang dipertaruhkan, kita pilih parameter yang paling asas yang mencirikan semua diketahui setakat menyimpan maklumat:

• kapasiti (jumlah);
• prestasi (data kelajuan membaca akses dan penulisan maklumat);
• antara muka (kaedah sambungan, jenis pengawal).

kapasiti adalah jumlah maklumat yang boleh direkodkan dan disimpan di dalam cakera keras. industri pembuatan HDD berkembang begitu pesat bahawa hari ini telah memasuki ke dalam penggunaan cakera keras dengan jilid perintah 2 TB atau lebih. Dan, kerana dipercayai ini tidak menjadi sempadan.

Antara muka - ciri yang paling penting. Ia menentukan cara peranti disambungkan ke papan induk, yang pengawal digunakan sebagai membaca dan menulis itu dijalankan, dan sebagainya. D. antara muka utama dan yang paling biasa dianggap IDE, SATA dan SCSI.

Cakera dengan IDE antara muka kos rendah yang berbeza, bagaimanapun, antara kelemahan utama boleh membezakan bilangan yang terhad peranti secara serentak disambungkan (maksimum empat) dan kadar data yang rendah (dan juga dengan sokongan capaian ingatan terus DMA Ultra atau protokol ATA Ultra (Mod 2 dan Mod 4). Walaupun ia percaya penggunaan mereka boleh meningkatkan tahap kelajuan baca / tulis 16 Mb / s, tetapi kelajuan adalah jauh lebih rendah daripada dalam realiti. di samping itu, ke mod UDMA memerlukan pemasangan pemandu khas, yang dalam teori, mereka perlu dibekalkan dengan motherboard.

Bercakap tentang apa prinsip cakera keras dan ciri-ciri, anda tidak boleh mengabaikan antara muka SATA, yang merupakan versi pengganti IDE ATA. Kelebihan teknologi ini adalah bahawa / tulis kelajuan membaca boleh meningkat kepada 100 Mb / s dengan menggunakan bas kelajuan tinggi Fireware IEEE-1394.

Akhir sekali, antara muka SCSI berbanding dengan kedua-dua sebelumnya adalah paling tinggi kelajuan yang paling fleksibel dan (baca / tulis kelajuan sehingga 160MB / s dan ke atas). Tetapi terdapat cakera keras itu hampir dua kali lebih mahal. Tetapi bilangan peranti storan disambungkan serentak antara 7-15, sambungan boleh dilakukan tanpa de-tenaga komputer, dan panjang kabel boleh dalam perintah 15-30 meter. Sebenarnya, ini jenis HDD untuk sebahagian besar tidak terpakai kepada PC pengguna dan pelayan.

Prestasi mencirikan kelajuan penghantaran dan pemprosesan kapasiti I / O, masa penghantaran biasanya dinyatakan dan jumlah data yang dihantar dalam siri, dan dinyatakan dalam MB / s.

Beberapa pilihan tambahan

Bercakap tentang apa yang prinsip cakera bekerja keras dan apa parameter menjejaskan operasi, tidak dapat dielakkan, dan beberapa ciri-ciri tambahan, yang boleh menjejaskan prestasi atau hayat peranti.

Di sini, di tempat pertama adalah kelajuan putaran, yang secara langsung memberi kesan kepada masa carian dan pengawalan (pengiktirafan) sektor yang dikehendaki. Ini yang dipanggil terpendam masa carian - selang di mana keperluan bagi sektor bertukar kepada kepala baca. Hari ini mengambil beberapa piawaian untuk kelajuan spindle, dinyatakan dalam revolusi per minit dengan kelewatan masa dalam milisaat:

• 3.600-8,33;
• 4.500-6,67;
• 5.400-5,56;
• 7.200-4,17.

Ia mudah dilihat bahawa semakin tinggi kelajuan, masa yang kurang dibelanjakan untuk sektor carian dan satah fizikal - oleh revolusi cakera ke pusat pemasangan kepala kedudukan dikehendaki plat.

Satu lagi parameter - kadar pemindahan dalaman. Di trek luar adalah minimum tetapi meningkat dengan peralihan beransur-ansur ke trek dalam. Oleh itu, proses defragmentation yang sama mewakili pergerakan yang kerap digunakan data di kawasan yang paling cepat cakera - tidak hanya pemindahan trek dalam dengan kelajuan membaca yang lebih besar. kelajuan luaran mempunyai nilai yang tetap dan bergantung kepada antara muka yang digunakan.

Akhirnya, salah satu perkara penting yang berkaitan dengan kehadiran cache cakera keras sendiri atau penampan. Malah, cakera keras berfungsi dari segi prinsip penggunaan penimbal sesuatu yang serupa dengan memori operasi atau maya. Saiz yang lebih besar cache (128-256 kb), lebih cepat dalam pemacu keras.

Keperluan utama untuk HDD

keperluan asas, yang dalam kebanyakan kes dibentangkan cakera keras, tidak begitu banyak. Perkara utama - kehidupan yang panjang dan kebolehpercayaan.

Standard asas bagi kebanyakan HDD dianggap kehidupan perintah 5-7 tahun dengan masa operasi tidak kurang daripada lima ratus ribu jam, tetapi bagi pemacu mewah, angka itu tidak kurang daripada satu juta jam.

Bagi kebolehpercayaan, bertanggungjawab untuk fungsi ini ujian diri SMART, yang memantau status elemen-elemen individu cakera keras, menjalankan pemantauan berterusan. Berdasarkan data yang dikumpul boleh dijana walaupun ramalan penampilan kemungkinan kerosakan dalam masa akan datang.

Ia pergi tanpa mengatakan bahawa pengguna tidak perlu berdiri diketepikan. Sebagai contoh, apabila menggunakan HDD amat penting untuk mematuhi julat suhu optimum (0 - 50 ± 10 darjah Celsius) untuk mengelakkan kejutan, kesan dan jatuh cakera keras, terkena debu atau zarah kecil yang lain, dan lain-lain Secara kebetulan, ramai akan .. berminat untuk mengetahui bahawa zarah asap sama adalah dua kali ganda lebih besar daripada jarak antara kepala baca dan permukaan magnet cakera keras, dan rambut manusia - 5-10.

Soalan memulakan sistem dengan menggantikan cakera keras

Sekarang beberapa perkataan mengenai apa tindakan yang perlu diambil, jika atas sebab tertentu pengguna untuk menukar cakera keras atau memasang dpolnitelny.

Sepenuhnya menggambarkan proses itu tidak akan, dan akan memberi tumpuan hanya pada pentas utama. Pertama anda perlu menyambung cakera keras dan melihat dalam tetapan BIOS, jika perkakasan baru dikesan, dalam cakera seksyen Pentadbiran untuk memulakan dan membuat rekod but, mewujudkan jumlah yang mudah, memberikan ID (surat) dan untuk memformat dengan pilihan sistem fail. Hanya selepas itu baru "skru" adalah sepenuhnya bersedia untuk beroperasi.

kesimpulan

Itu sahaja yang datang untuk memberi taklimat kepada asas-asas fungsi dan prestasi cakera keras moden. Prinsip operasi cakera keras luaran tidak dianggap penting kerana ia boleh dikatakan tidak berbeza daripada yang digunakan untuk HDD pegun. Satu-satunya perbezaan adalah hanya dalam kaedah menyambung simpanan tambahan untuk PC atau komputer riba anda. Yang paling biasa adalah sambungan melalui USB-antara muka yang bersambung terus ke motherboard. Pada masa yang sama, jika anda mahu untuk memastikan prestasi maksimum, adalah lebih baik untuk menggunakan standard USB 3.0 (port dalam berwarna biru), sudah tentu, dengan syarat bahawa HDD luaran sendiri menyokongnya.

Bagi yang lain, saya rasa ramai orang walaupun sedikit, ia menjadi jelas bagaimana cakera keras jenis apa pun. Mungkin di atas telah diberi maklumat yang terlalu banyak teknikal, lebih walaupun dari kursus fizik sekolah, namun tanpa bahawa untuk memahami sepenuhnya semua prinsip-prinsip asas dan kaedah yang ditetapkan dalam HDD pengeluaran dan aplikasi teknologi tidak akan faham.