Хард Дриве: Принцип рада и главне функције

Чврсти дискови, или како се зову, чврсти дискови су једна од најважнијих компоненти рачунарског система. Сви знају за ово. Али не сваки модеран корисник чак у принципу погоди како функционише чврсти диск. Начело рада, уопште, за основно разумевање је прилично једноставно, али постоје неке нијансе о којима ћемо ићи даље.

Питања о сврси и класификацији чврстих дискова?

Питање сврхе је, наравно, реторично. Сваки корисник, чак и на најосновнијем нивоу, одмах одговара да је чврсти диск (који је такође хард диск, ака Хард Дриве или ХДД) одмах одговорио да служи за чување информација.

У принципу, то је тачно. Не заборавите да на хард диску, поред оперативног система и корисничких датотека, постоје и покретачки сектори које је креирао оперативни систем, захваљујући којима се покреће, као и неке ознаке на којима можете брзо пронаћи информације на диску.

Модерни модели су прилично разноврсни: конвенционални ХДД-и, спољни чврсти дискови, ССД ССД велике брзине, иако нису стриктно класификовани као хард дискови. Затим се предлаже разматрање уређаја и принципа тврдог диска, ако не у целости, онда барем на начин који би био довољан да би се разумели основни појмови и процеси.

Имајте на уму да постоји и посебна класификација модерног ХДД-а према неким основним критеријумима, међу којима су:

• Начин складиштења информација;
• Врста носача;
• Начин организовања приступа информацијама.

Зашто се хард диск назива хард диск?

Данас многи корисници размишљају о томе зашто су хард дискови названи чврстим дисковима мале снаге. Чини се да може постојати заједничко између ова два уређаја?

Сам израз се појавио још 1973. године, када се на тржишту појавио први ХДД на свету, чији дизајн се састојао од два одвојена одељка у једном запечаћеном контејнеру. Капацитет сваког одељака био је 30 МБ, због чега су инжењери дали диск кодном називу "30-30", који је у потпуности у складу са брендом тадашње популарне пушке "30-30 Винцхестер". Међутим, почетком деведесетих година прошлог века у Америци и Европи то име је готово било ван употребе, али и даље остаје популарно на пост-совјетском простору.

Уређај и принцип хард диска

Али ми дигресирамо. Начело рада хард диска може се укратко описати као процес читања или писања информација. Али како се ово догодило? Да би разумели принцип магнетног хард диска, пре свега, потребно је проучити како је уређено.

Сама чврста дискета је скуп плоча, чији се број може разликовати од четири до девет, повезан са осовином (оса), названом вретено. Плоче се постављају један изнад другог. Најчешће, материјал за њихову производњу су алуминијум, месинг, керамика, стакло итд. Плочице саме имају посебан магнетни премаз у облику материјала који се зове плочица, на бази гама-ферит оксида, хромовог оксида, баријског ферита итд. Свака таква плоча има дебљину од око 2 мм.

За снимање и читање информација, радијалне главе (по једна за сваку плочу) одговара, а обе површине се користе у плочама. За ротацију вретена, чија брзина може бити од 3600 до 7200 о / мин, а кретање глава одговара два електромотора.

У овом случају, основни принцип хард диска рачунара је да се информације не пишу ни било гдје, већ на строго дефинисаним локацијама, званим секторима, који се налазе на концентричним стазама или стазама. Да би се избегла конфузија, примјењују се јединствена правила. То значи да су принципи чврстих дискова на бази њихове логичке структуре универзални. Тако, на пример, величина једног сектора, прихваћена за јединствени стандард широм света, износи 512 бајта. Заузврат, сектори су подељени у кластере, што су секвенце у низу лоцираних сектора. А карактеристике начина рада тврдог диска у том погледу су то што размјену информација врше цјелокупни кластери (цијели број секторских ланаца).

Али како читате информације? Принципи рада хард диска су следећи: употребом посебног носача, глава за читање у радијалном (хеличном) правцу помера се на жељену стазу, а када је постављена, постављена је изнад датог сектора, све главе се могу истовремено кретати, читајући исте информације не само са различитих нумера , Али и са различитих дискова (плоча). Све нумере са истим редним бројем називају се цилиндри.

Још један принцип рада чврстог диска се може разликовати: што је ближа глава читача до магнетне површине (али не додирује), то је већа густина снимања.

Како се информације снимају и читају?

Чврсти дискови или чврсти дискови, стога су названи магнетски, да користе законе физике магнетизма, формулисани још Фарадаи и Маквелл.

Као што је већ поменуто, магнетни премаз се наноси на плоче без магнетско осетљивог материјала, чија дебљина је само неколико микрометара. У процесу рада појављује се магнетско поље које има такозвану домену.

Магнетни домен је стриктно ограничен магнетизованим регионом ферлојака. Даље, принцип рада хард диска може се укратко описати како следи: када се појави спољашње магнетско поље, правилно поље диска почиње да се строго усмерава дуж магнетних линија, а по завршетку акције на дисковима појављују се зонске зоне магнетизације у којима се информације које су претходно биле садржане у подземном пољу .

За стварање спољног поља, глава за читање је одговорна за писање, а при читању зоне реманентне магнетизације, супротно глави, ствара се електромоторна сила или ЕМФ. Даље, све је једноставно: промена ЕМФ одговара оној у бинарном коду, а његово одсуство или прекид је нула. Време за промјену ЕМФ-а се назива бит елемент.

Поред тога, магнетна површина може се повезати чисто као информатички разлог, као одређени битни низ битова информација. Али, пошто локација таквих тачака не може прецизно израчунати, неопходно је инсталирати неке унапред дефинисане ознаке на диску, што је помогло у одређивању жељене локације. Креирање таквих ознака назива се форматирање (грубо говорећи, раздвајање диска у стазе и секторе груписане у кластере).

Логичка структура и принцип рада хард диска у смислу обликовања

Што се тиче логичке организације ХДД-а, овде је прво форматирање, у којем постоје два главна типа: ниски ниво (физички) и висок ниво (логички). Без ових корака, нема потребе да се говори о доношењу чврстог диска у радно стање. О иницијализацији новог чврстог диска ће се разматрати одвојено.

Форматирање ниског нивоа претпоставља физички утицај на површину ХДД-а, при чему се сектор креира дуж стаза. Занимљиво је да је принцип тврдог диска да сваки креирани сектор има своју јединствену адресу, која укључује број сектора, број стазе на којем се налази и бочни број плоче. Стога се у организацији директног приступа истој РАМ-у приступа директно са дате адресе и не тражи потребне информације на цијелој површини, због чега се постиже брзина (иако то није најважнија ствар). Имајте на уму да када се врши формирање ниског нивоа, апсолутно се бришу све информације и у већини случајева не подлеже опоравку.

Друга ствар је логично форматирање (у Виндовс системима ово је брзо форматирање или Куицк формат). Поред тога, ови процеси су такође применљиви на стварање логичких партиција, који представљају одређену област главног хард диска, који функционишу на истим принципима.

Логичко обликовање првенствено утиче на системску област, која се састоји од табеле за покретање и партиције (боот рецорд рецорд), табеле доделе датотека (ФАТ, НТФС, итд.) И Роот Дирецтори (Роот Дирецтори).

Снимање информација у секторе врши се преко кластера у неколико делова, а два идентична објекта (датотека) не могу бити садржана у једном кластеру. Заправо, стварање логичке партиције, како је то било, одваја га од главне партиције система, због чега се информације на њој, када се појављују грешке и неисправности, не подлијежу промјени или уклањању.

Главне карактеристике ХДД-а

Мислим, у принципу, принцип хард диска је мало разумљив. Сада се окрећемо главним карактеристикама које дају потпуну слику свих могућности (или недостатака) модерних чврстих дискова.

Принцип рада хард диска и главних карактеристика могу бити потпуно различити. Да бисмо разумели шта је у питању, представићемо најосновније параметре који карактеришу све познате уређаје за складиштење података:

• Капацитет (запремина);
• Брзина (брзина приступа подацима, читање и писање информација);
• Интерфејс (начин повезивања, тип контролера).

Капацитет је укупна количина информација која се може написати и сачувати на чврстом диску. Индустрија за производњу ХДД-а се развија тако брзо да су данас већ искоришћени хард дискови са запремином од око 2ТБ и више. И, верује се, то није граница.

Интерфејс је најзначајнија карактеристика. Он одређује како се уређај повезује на матичну плочу, који контролер користи, како се чита и пише итд. Главни и најчешћи интерфејси су ИДЕ, САТА и СЦСИ.

Дискови са ИДЕ интерфејсом нису веома скупи, али међу главним недостацима је ограничен број истовремено повезаних уређаја (максимално четири) и ниска брзина преноса података (чак и ако подржавате директан приступ Ултра ДМА меморији или Ултра АТА протоколима (Режим 2 и Режим 4), иако се верује да је њихова употреба побољшала брзину читања / писања на 16 МБ / с, али у стварности је брзина много нижа. Поред тога, за кориштење УДМА мода потребно је инсталирати посебан управљачки програм који, У теорији, треба да буде увезана са матичном плочом.

Говорећи о принципу перформанси и карактеристика чврстог диска, не можете игнорисати САТА интерфејс, који је наследник ИДЕ верзије АТА-а. Предност ове технологије је што се брзина читања / писања може повећати до 100 Мб / с услед кориштења брзе Фиреваре ИЕЕЕ-1394 сабирнице.

Коначно, СЦСИ интерфејс у поређењу са претходна два је најфлексибилнији и најбржи (брзина писања / читања достиже 160 Мб / с и више). Али чак и ови хард дискови су готово двоструко скупљи. Међутим, број истовремено повезаних уређаја за складиштење је од седам до петнаест, повезивање се може обавити без деактивирања рачунара, а дужина кабла може бити око 15-30 метара. Заправо, ова врста ХДД-а углавном се не користи на корисничким рачунарима, већ на серверима.

Перформансе које карактеришу брзину преноса и И / О пропусни опсег обично се изражавају у времену преноса и количини пренетих података у серији, а изражава се у Мб / с.

Неке додатне опције

Говорећи о томе шта је принцип хард диска и који параметри утичу на његово функционисање, немогуће је игнорисати неке додатне карактеристике на које може зависити брзина или чак и живот уређаја.

Овде је, на првом мјесту, брзина ротације, која директно утиче на време претраживања и иницијализације (препознавања) жељеног сектора. Ово је тзв. Латентно време претраживања - интервал током којег се тражени сектор ротира до главе за читање. Данас се усваја неколико стандарда за брзину ротације вретена, изражено у обртима у минути са временом одлагања у милисекундама:

• 3600 - 8,33;
• 4500 - 6,67;
• 5400-5.56;
• 7200 - 4.17.

Лако се види да што је већа брзина, мање времена се тражи у потрази за секторима иу физичком смислу - на крају диска пре него што се глава поставља на жељену тачку позиционирања плоче.

Други параметар је интерна брзина преноса. На спољашњим стазама, он је минималан, али се повећава са постепеним прелазом на интерне нумере. Стога, исти процес дефрагментације, који је кретање често коришћених података у најбржим областима диска, није ништа друго до преношење на унутрашњу траку са бржом брзином читања. Спољна брзина има фиксне вредности и директно зависи од коришћеног интерфејса.

На крају, један од важних тренутака је повезан са присуством тврдог диска своје кеш меморије или бафера. Заправо, принцип хард диска у смислу употребе бафера у нечему сличном оперативној или виртуелној меморији. Што је већи кеш (128-256 КБ), бржи ће се рад хард диска.

Главни захтеви за ХДД

Основни захтеви, који у већини случајева представљају чврсти дискови, нису толико. Најважније је дуг животни век и поузданост.

Главни стандард за већину ХДД-а је животни век од око 5-7 година са временом рада од најмање пет стотина хиљада сати, али за хигх-енд хард дискове та вриједност је најмање милион сати.

Што се тиче поузданости, ово је одговорност СМАРТ самотестирања функције, која прати стање појединачних елемената чврстог диска, врши континуирани надзор. На основу прикупљених података могуће је формирати чак и прогнозу евентуалних кварова у будућности.

Подразумева се да се корисник не сме изоставити. Тако, на примјер, када радите са ХДД-ом, изузетно је важно посматрати оптимални режим температуре (0 - 50 ± 10 степени Целзијуса), избјегавајте тресење, ударање и падање чврстог диска, прашине или других малих честица у њега. Интересантно је знати да су исте честице дуванског дима отприлике дупло веће од удаљености између главе за читање и магнетне површине чврстог диска, а људска коса је 5-10 пута.

Проблеми са иницијализацијом у систему приликом замене хард диска

Сада неколико речи о томе које акције треба предузети ако је из неког разлога корисник променио чврсти диск или инсталиран секундарни.

Потпуно описују процес неће, и да ће се фокусирати само на главној бини. Прво морате да повежете хард диск и погледај у поставкама БИОС, ако нови хардвер открије, у Управи одељку диск да покрене и створи боот рецорд, направите једноставан волумен, доделити ИД (писмо) и форматирати са избором система датотека. Тек након тога је нова "шраф" је у потпуности спреман за рад.

закључак

То је све што долази да информише основе функционисања и перформанси савремених хард дискова. Принцип рада екстерног хард диска се не сматра важним, јер практично не разликује од користи за стационарни ХДД. Једина разлика је само у начину повезивања додатно складиште на ПЦ или лаптоп. Најчешћи је веза преко УСБ-интерфејса који је директно повезан са матичном плочом. У исто време, ако желите да обезбеди максималне перформансе, боље је да се користи стандардни УСБ 3.0 порт (унутар обојена плаво), наравно, под условом да се сама екстерни ХДД подржава.

Што се тиче осталих, мислим да многи људи чак и мало, постало је јасно колико је хард диск било које врсте. Можда је изнад дато превише технички подаци, више чак и од школа физике, наравно, али и без тога да у потпуности разумеју све основне принципе и методе наведене у производним и примене технологија ХДД неће разумети.