Dyski twarde lub, jak się je również nazywa, dyski twarde są jednym z najważniejszych elementów systemu komputerowego. Wszyscy o tym wiedzą. Ale nie każdy współczesny użytkownik wie w zasadzie, jak działa dysk twardy. Zasada działania jest ogólnie dość prosta dla podstawowego zrozumienia, ale są tutaj pewne niuanse, które zostaną omówione później.
Masz pytania dotyczące przeznaczenia i klasyfikacji dysków twardych?
Kwestia celu jest oczywiście retoryczna. Każdy użytkownik, nawet najbardziej podstawowy, natychmiast odpowie, że dysk twardy (inaczej dysk twardy, inaczej dysk twardy lub dysk twardy) natychmiast odpowie, że służy do przechowywania informacji.
Generalnie to prawda. Nie zapominaj, że na dysku twardym oprócz systemu operacyjnego i plików użytkownika znajdują się sektory startowe utworzone przez system operacyjny, dzięki którym się uruchamia, a także niektóre etykiety, dzięki którym szybko znajdziesz niezbędne informacje na temat dysk.
Nowoczesne modele są dość zróżnicowane: zwykłe dyski twarde, zewnętrzne dyski twarde, szybkie dyski półprzewodnikowe SSD, chociaż zwykle nie są określane jako dyski twarde. Ponadto proponuje się rozważenie urządzenia i zasady działania dysku twardego, jeśli nie w całości, to przynajmniej w taki sposób, aby wystarczyło zrozumieć podstawowe terminy i procesy.
Należy pamiętać, że istnieje również specjalna klasyfikacja nowoczesnych dysków twardych według kilku podstawowych kryteriów, wśród których można wyróżnić:
- sposób przechowywania informacji;
- typ mediów;
- sposób organizacji dostępu do informacji.
Dlaczego dysk twardy nazywany jest dyskiem twardym?
Obecnie wielu użytkowników zastanawia się, dlaczego nazywają je dyskami twardymi z bronią ręczną. Wydawałoby się, co może być wspólnego między tymi dwoma urządzeniami?
Sam termin pojawił się w 1973 roku, kiedy na rynku pojawił się pierwszy na świecie dysk twardy, którego konstrukcja składała się z dwóch oddzielnych komór w jednym szczelnym pojemniku. Pojemność każdego przedziału wynosiła 30 MB, dlatego inżynierowie nadali dyskowi nazwę kodową „30-30”, która była w pełni zgodna z marką popularnego wówczas karabinu Winchester 30-30. To prawda, że \u200b\u200bna początku lat 90. w Ameryce i Europie nazwa ta praktycznie wypadła z użycia, ale nadal pozostaje popularna w przestrzeni poradzieckiej.
Urządzenie i zasada działania dysku twardego
Ale rozproszyliśmy się. Zasadę działania dysku twardego można krótko opisać jako procesy odczytu lub zapisu informacji. Ale jak to się dzieje? Aby zrozumieć, jak działa magnetyczny dysk twardy, musisz najpierw przestudiować, jak to działa.
Sam dysk twardy to zestaw płytek, których liczba może wynosić od czterech do dziewięciu, połączonych ze sobą wałkiem (osią) zwanym wrzecionem. Płyty są umieszczone jedna nad drugą. Najczęściej materiałami do ich produkcji są aluminium, mosiądz, ceramika, szkło itp. Same płytki posiadają specjalną powłokę magnetyczną w postaci materiału zwanego talerzem na bazie tlenku ferrytu gamma, tlenku chromu, ferrytu baru itp. Każda taka płyta ma grubość około 2 mm.
Głowice promieniowe są odpowiedzialne za pisanie i odczytywanie informacji (po jednej na każdą płytkę), a obie powierzchnie są używane w płytach. Dla których może wynosić od 3600 do 7200 obr / min, a za ruch głowic odpowiadają dwa silniki elektryczne.
W tym przypadku podstawową zasadą dysku twardego komputera jest to, że informacje nie są zapisywane nigdzie, ale w ściśle określonych miejscach, zwanych sektorami, które znajdują się na koncentrycznych ścieżkach lub ścieżkach. Aby uniknąć nieporozumień, obowiązują jednolite zasady. Oznacza to, że zasady dysków twardych z punktu widzenia ich struktury logicznej są uniwersalne. Na przykład rozmiar jednego sektora, akceptowany jako ujednolicony standard na całym świecie, wynosi 512 bajtów. Z kolei sektory są podzielone na klastry, które są sekwencjami sąsiednich sektorów. Osobliwością zasady działania dysku twardego w tym względzie jest to, że wymiana informacji odbywa się po prostu przez całe klastry (całkowita liczba łańcuchów sektorów).
Ale jak przebiega odczyt informacji? Zasady działania dysku twardego są następujące: za pomocą specjalnego wspornika głowica czytająca przesuwa się w kierunku promieniowym (spiralnym) do żądanej ścieżki i po obróceniu jest umieszczana nad danym sektorem, a wszystkie głowice mogą się poruszać jednocześnie odczytując te same informacje nie tylko z różnych ścieżek, ale także z różnych dysków (płyt). Wszystkie tory o tych samych numerach seryjnych są zwykle nazywane cylindrami.
Jednocześnie można wyróżnić jeszcze jedną zasadę działania dysku twardego: im bliżej powierzchni magnetycznej znajduje się głowica czytająca (ale jej nie dotyka), tym większa gęstość zapisu.
Jak się pisze i czyta informacje?
Dyski twarde lub dyski twarde nazywano magnetycznymi, ponieważ wykorzystują one prawa fizyki magnetyzmu, sformułowane przez Faradaya i Maxwella.
Jak już wspomniano, na płytki z materiału niemagnetycznego, którego grubość wynosi zaledwie kilka mikrometrów, nakładana jest powłoka magnetyczna. Podczas pracy pojawia się pole magnetyczne, które ma tzw. Strukturę domenową.
Domena magnetyczna to namagnesowany obszar żelazostopu ściśle ograniczony granicami. Ponadto zasadę działania dysku twardego można pokrótce opisać w następujący sposób: gdy pojawia się działanie zewnętrznego pola magnetycznego, wewnętrzne pole dysku zaczyna orientować się ściśle wzdłuż linii magnetycznych, a gdy efekt ustaje, na dyskach pojawiają się strefy namagnesowania remanentnego, w których przechowywane są informacje zawarte wcześniej w polu głównym ...
Głowica czytająca jest odpowiedzialna za wytwarzanie zewnętrznego pola podczas pisania, a podczas czytania strefa magnesowania remanentnego, znajdująca się naprzeciwko głowy, wytwarza siłę elektromotoryczną lub EMF. Wtedy wszystko jest proste: zmiana w EMF odpowiada jedynce w kodzie binarnym, a jej brak lub zakończenie odpowiada zeru. Czas zmiany pola elektromagnetycznego jest zwykle nazywany elementem bitowym.
Ponadto, wyłącznie z powodów informatycznych, powierzchnia magnetyczna może być powiązana jako pewna sekwencja punktowa bitów informacji. Ponieważ jednak obliczenie lokalizacji takich punktów jest absolutnie niemożliwe, konieczne jest zainstalowanie na dysku niektórych predefiniowanych znaczników, które pomogły określić żądaną lokalizację. Tworzenie takich etykiet nazywa się formatowaniem (z grubsza mówiąc, podzieleniem dysku na ścieżki i sektory, połączone w klastry).
Logiczna struktura i zasada działania dysku twardego pod względem formatowania
Jeśli chodzi o logiczną organizację dysku twardego, na pierwszym miejscu jest formatowanie, w którym wyróżnia się dwa główne typy: niskopoziomowe (fizyczne) i wysokopoziomowe (logiczne). Bez tych etapów nie ma potrzeby mówić o doprowadzeniu dysku twardego do stanu roboczego. Sposób inicjalizacji nowego dysku twardego zostanie omówiony osobno.
Formatowanie niskopoziomowe obejmuje fizyczny wpływ na powierzchnię dysku twardego, który tworzy sektory umieszczone wzdłuż ścieżek. Ciekawe, że zasada działania dysku twardego jest taka, że \u200b\u200bkażdy utworzony sektor ma swój własny, niepowtarzalny adres, który obejmuje numer samego sektora, numer ścieżki, na której się znajduje, oraz numer strony płyty. Tak więc, organizując dostęp bezpośredni, te same pamięci o dostępie swobodnym adresują bezpośrednio na podany adres i nie wyszukują niezbędnych informacji na całej powierzchni, dzięki czemu osiąga się prędkość (choć nie jest to najważniejsze). Należy pamiętać, że podczas formatowania niskiego poziomu absolutnie wszystkie informacje są usuwane iw większości przypadków nie można ich przywrócić.
Logiczne formatowanie to inna sprawa (w systemach Windows jest to szybkie formatowanie lub Szybkie formatowanie). Ponadto procesy te mają zastosowanie do tworzenia partycji logicznych, które są rodzajem obszaru głównego dysku twardego, który działa w ten sam sposób.
Formatowanie logiczne wpływa przede wszystkim na obszar systemu, który składa się z sektora rozruchowego i tabel partycji (rekord rozruchowy), tabeli alokacji plików (FAT, NTFS itp.) Oraz katalogu głównego (katalog główny).
Informacje są zapisywane w sektorach za pośrednictwem klastra w kilku częściach, a jeden klaster nie może zawierać dwóch identycznych obiektów (plików). W rzeczywistości utworzenie partycji logicznej niejako oddziela ją od głównej partycji systemowej, w wyniku czego przechowywane na niej informacje nie podlegają zmianie ani usunięciu, gdy pojawiają się błędy i awarie.
Główne cechy dysku twardego
Myślę, że ogólnie rzecz biorąc, zasada działania dysku twardego jest trochę jasna. Przejdźmy teraz do głównych cech, które dają pełny obraz wszystkich możliwości (lub wad) nowoczesnych dysków twardych.
Zasada działania dysku twardego i podstawowe cechy mogą być zupełnie inne. Aby zrozumieć, o czym mówimy, wyróżnijmy najbardziej podstawowe parametry charakteryzujące wszystkie znane dziś urządzenia do przechowywania informacji:
- pojemność (objętość);
- wydajność (szybkość dostępu do danych, odczyt i zapis informacji);
- interfejs (sposób podłączenia, typ kontrolera).
Pojemność to całkowita ilość informacji, które można zapisać i przechowywać na dysku twardym. Branża produkcji dysków twardych rozwija się tak szybko, że obecnie w użyciu są dyski twarde o pojemności około 2 TB i więcej. A jak się uważa, to nie jest granica.
Interfejs jest najważniejszą cechą. Określa dokładnie, w jaki sposób urządzenie jest podłączone do płyty głównej, który kontroler jest używany, jak odczytuje i zapisuje itp. Główne i najczęściej używane interfejsy to IDE, SATA i SCSI.
Dyski z interfejsem IDE nie są drogie, ale wśród głównych wad jest ograniczona liczba jednocześnie podłączonych urządzeń (maksymalnie cztery) i niskie szybkości przesyłania danych (nawet jeśli obsługa bezpośredniego dostępu do pamięci Ultra DMA lub protokołów Ultra ATA (tryb 2 i tryb 4) Chociaż uważa się, że ich zastosowanie może zwiększyć prędkość odczytu / zapisu do 16 Mb / s, w rzeczywistości prędkość ta jest znacznie niższa.Ponadto, aby korzystać z trybu UDMA, należy zainstalować specjalny sterownik, który, teoretycznie powinien być dostarczony w komplecie z płytą główną.
Mówiąc o zasadzie działania dysku twardego i jego charakterystyce, nie można pominąć i który jest następcą wersji IDE ATA. Zaletą tej technologii jest to, że prędkość odczytu / zapisu można zwiększyć do 100 MB / s przy użyciu szybkiej magistrali Fireware IEEE-1394.
Wreszcie, interfejs SCSI jest najbardziej elastyczny i najszybszy w porównaniu do poprzednich dwóch (prędkości odczytu / zapisu do 160 Mb / s i więcej). Ale takie dyski twarde są prawie dwa razy droższe. Ale liczba jednocześnie podłączonych urządzeń pamięci masowej wynosi od siedmiu do piętnastu, połączenie można wykonać bez wyłączania komputera, a długość kabla może wynosić około 15-30 metrów. W rzeczywistości ten typ dysku twardego jest najczęściej używany nie na komputerach użytkowników, ale na serwerach.
Wydajność, która opisuje szybkość przesyłania i przepustowość we / wy, jest zwykle wyrażana w czasie przesyłania i ilości przesyłanych danych sekwencyjnych i jest wyrażana w MB / s.
Kilka dodatkowych parametrów
Mówiąc o tym, jaka jest zasada działania dysku twardego i jakie parametry wpływają na jego działanie, nie możemy pominąć pewnych dodatkowych cech, od których może zależeć wydajność, a nawet żywotność urządzenia.
Tutaj na pierwszym miejscu jest prędkość obrotowa, która bezpośrednio wpływa na wyszukiwanie i inicjalizację (rozpoznawanie) żądanego sektora. Jest to tzw. Utajony czas wyszukiwania - przedział czasu, w którym żądany sektor jest obracany w kierunku głowicy odczytującej. Obecnie przyjęto kilka norm dotyczących prędkości wrzeciona wyrażonej w obr / min z czasami przestoju w milisekundach:
- 3600 - 8,33;
- 4500 - 6,67;
- 5400 - 5,56;
- 7200 - 4,17.
Łatwo zauważyć, że im wyższa prędkość, tym mniej czasu zajmuje szukanie sektorów i fizycznie, obrót dysku przed ustawieniem wymaganego punktu pozycjonowania płyty dla głowicy.
Kolejnym parametrem jest wewnętrzna szybkość transmisji. Na torach zewnętrznych jest minimalny, ale zwiększa się wraz ze stopniowym przejściem do torów wewnętrznych. Zatem ten sam proces defragmentacji, polegający na przenoszeniu często używanych danych do najszybszych obszarów dysku, to nic innego jak przeniesienie ich na wewnętrzną ścieżkę z większą prędkością odczytu. Prędkość zewnętrzna ma ustalone wartości i zależy bezpośrednio od używanego interfejsu.
Wreszcie, jeden z ważnych punktów dotyczy tego, że dysk twardy ma własną pamięć podręczną lub bufor. W rzeczywistości zasada działania dysku twardego pod względem wykorzystania bufora jest nieco podobna do pamięci RAM lub pamięci wirtualnej. Im większa pamięć podręczna (128-256 KB), tym szybciej będzie działał dysk twardy.
Główne wymagania dotyczące dysku twardego
Nie ma tak wielu podstawowych wymagań, które w większości przypadków są nakładane na dyski twarde. Najważniejsza jest długa żywotność i niezawodność.
Za główny standard większości dysków twardych uważa się okres użytkowania wynoszący około 5-7 lat przy czasie działania wynoszącym co najmniej pięćset tysięcy godzin, ale w przypadku dysków twardych wysokiej klasy liczba ta wynosi co najmniej milion godzin.
Pod względem niezawodności odpowiada za to funkcja autotestu S.M.A.R.T., która monitoruje stan poszczególnych elementów dysku twardego, prowadząc stały monitoring. Na podstawie zebranych danych można nawet sformułować pewną prognozę ewentualnych awarii w przyszłości.
Nie trzeba dodawać, że użytkownika nie można pominąć. Na przykład podczas pracy z dyskiem twardym niezwykle ważne jest przestrzeganie optymalnego reżimu temperaturowego (0 - 50 ± 10 stopni Celsjusza), aby uniknąć wstrząsów, wstrząsów i upadków dysku twardego, dostania się do niego kurzu lub innych małych cząstek itd. Nawiasem mówiąc, wielu będzie ciekawie wiedzieć, że te same cząsteczki dymu tytoniowego są w przybliżeniu dwa razy większe od odległości między głowicą czytającą a powierzchnią magnetyczną dysku twardego, a odległość między ludzkimi włosami wynosi 5-10 czasy.
Problemy z inicjalizacją w systemie podczas wymiany dysku twardego
Teraz kilka słów o tym, co należy zrobić, jeśli z jakiegoś powodu użytkownik zmienił dysk twardy lub zainstalował dodatkowy.
Nie opiszemy w pełni tego procesu, ale zajmiemy się tylko głównymi etapami. Najpierw należy podłączyć dysk twardy i sprawdzić w ustawieniach BIOS, czy nowy sprzęt został wykryty, w sekcji administrowania dyskiem, aby zainicjować i utworzyć rekord rozruchowy, utworzyć prosty wolumin, przypisać mu identyfikator (literę) i sformatować to z wyborem systemu plików. Dopiero po tym nowa „śruba” będzie całkowicie gotowa do pracy.
Wniosek
To właściwie wszystko, co pokrótce dotyczy podstaw działania i cech współczesnych dysków twardych. Zasada działania zewnętrznego dysku twardego nie była tutaj rozważana w zasadzie, ponieważ praktycznie nie różni się niczym od tego, co jest używane w stacjonarnych dyskach twardych. Jedyną różnicą jest sposób podłączenia dodatkowego dysku do komputera lub laptopa. Najpopularniejszym jest interfejs USB, który jest bezpośrednio podłączony do płyty głównej. Jednocześnie chcąc zapewnić maksymalne osiągi lepiej jest skorzystać ze standardu USB 3.0 (port wewnątrz jest w kolorze niebieskim) oczywiście pod warunkiem, że obsługuje go sam zewnętrzny dysk twardy.
Co do reszty, wydaje się, że wielu zrozumiało przynajmniej trochę, jak działa dysk twardy dowolnego typu. Być może podano powyżej zbyt wiele, a tym bardziej ze szkolnego kursu fizyki, jednak bez tego nie będzie możliwe pełne zrozumienie wszystkich podstawowych zasad i metod właściwych dla technologii produkcji i użytkowania HDD.
Jeśli jesteś osobą fizyczną, nasi specjaliści będą w stanie to zapewnić najszerszy zakres usług komputerowych... Nasi doświadczeni rzemieślnicy są gotowi rozwiązać każdy problem, który może pojawić się w przypadku Twojej jednostki systemowej lub laptopa.
Połączenie:
Jakość naszych usług komputerowych Nie możesz mieć wątpliwości, bo mamy doświadczonych i uważnych mistrzów, którzy od kilku lat udzielają pomocy komputerowej i naprawiają komputery, oczywiście korzystając z najnowszego profesjonalnego sprzętu.
Przystąp:
Konfigurowanie i naprawianie komputerów w domu - dzwonienie do mistrza komputera
Instalowanie oprogramowania
Naprawa płyty głównej
Usługi pomocy komputerowej
Wymiana zasilacza
Awaria komputera? Nie ma problemu. Nasi eksperci wiedzą, jak Ci pomóc. Do naprawy komputerów posiadamy wszystkie niezbędne części zamienne od certyfikowanych producentów. Wymeldowanie jest bardzo szybkie.
Pomoc komputerowa w domu 250 rubli.
Pilna naprawa laptopa - Oszczędzamy przed zalaniem i wymianą części
Wymiana matrycy
Czyszczenie klawiatury
Wymiana baterii
Naprawa zasilacza
Jeśli Twój laptop jest uszkodzony, nasi doświadczeni technicy szybko to naprawią. Nawet jeśli przypadkowo zalałeś go płynem, a bateria i dysk twardy się w nim przepaliły, nasi technicy szybko przywrócą Twój laptop do pracy.
Pilna naprawa laptopa 550 rubli.
Usuwanie i leczenie wirusów komputerowych - usuwanie banerów
Instalowanie ochrony antywirusowej
Leczenie wirusów
Usuwanie trojanów
Konfiguracja zapory
Żaden komputer nie jest odporny na ataki złośliwego oprogramowania. Podstępne wirusy mogą poważnie zakłócić działanie komputera, doprowadzić do utraty danych, ale nasi kreatorzy skutecznie usuwają wirusy i instalują ochronę antywirusową.
Usuwanie wirusów RUB 270
Instalowanie i konfigurowanie systemu Windows na komputerze lub laptopie
Instalowanie systemu Windows XP, Vista, Seven
Konfiguracja systemu Windows
Instalowanie sterowników
Odzyskiwanie systemu po awarii
Jeśli nie możesz samodzielnie zainstalować systemu operacyjnego Windows, po prostu skontaktuj się z naszymi specjalistami, a oni zainstalują dowolną licencjonowaną wersję systemu Windows i dokonają wszystkich niezbędnych ustawień.
Instalowanie systemu Windows 260 rubli.
Zapisujemy Twoje dane - odzyskiwanie danych
Z dysku twardego
Po sformatowaniu
Z dysku flash i karty pamięci
Po usunięciu
Niezależnie od tego, co spowodowało utratę danych i na jakich nośnikach wystąpiło to nieprzyjemne zjawisko, nasi wykwalifikowani specjaliści przywrócą wszystkie Twoje dane, zachowując przy tym poufność plików na Twoim komputerze.
Odzyskiwanie danych RUB 410
Usługi informatyczne dla organizacji i usługi subskrypcyjne dla organizacji
- Administracja komputerowa
- Naprawa peryferyjna
- Bezpieczeństwo informacji
- Konfiguracja sieci
Trudno wyobrazić sobie udany biznes bez dobrze zorganizowanych usług IT. W końcu wiele zależy od dobrze działających komputerów i dobrze zorganizowanego systemu bezpieczeństwa danych. Skontaktuj się z nami w sprawie usług IT - na pewno Cię nie zawiedziemy.
HDD („Winchester”, hdd, dysk twardy - ang.) - nośnik informacji oparty na płytkach magnetycznych i zjawisku magnetyzmu.
Odpowiedni wszędzie wokoło w komputerach osobistych, laptopach, serwerach i tak dalej.
Dysk twardy. Jak działa dysk twardy.
Na podłodze hermetycznyblok zawiera płyty dwustronne, z warstwa magnetycznasadzone wał silnika i wiruje z prędkością 5400 obrotów na minutę Blok nie jest całkowicie uszczelniony, ale co najważniejsze, nie przechodzi drobne cząstki i nie pozwala spada wilgotność... Wszystko to ma szkodliwy wpływ na żywotność i jakość dysku twardego.
W nowoczesnych dyskach twardych używany jest wałek. Daje to mniejszy hałas podczas pracy, znacznie zwiększa trwałość i zmniejsza ryzyko zakleszczenia się wału z powodu zapadnięcia się.
Czytanie i pisanie odbywa się za pomocą blok głowy.
Sprawne głowice unosić się nad powierzchnią dysku w pewnej odległości ~ 10 nm... Są aerodynamiczne i wzrost powyżej powierzchni dysku z powodu pod prąd z obrotowej płyty. Można zlokalizować głowice magnetyczne po obu stronach płyty, jeśli warstwy magnetyczne są nałożone po każdej stronie dysku magnetycznego.
Podłączony blok głowicy ma stała pozycjaczyli wszystkie głowy poruszają się razem.
Wszystkie głowy są kontrolowane przez specjalny jednostka napędowa oparte na elektromagnetyzm.
Magnes neodymowy tworzy magnetyczny pole, w którym blok głowicy może poruszać się z dużą szybkością reakcji pod wpływem prądu. To najlepszy i najszybszy sposób na przesunięcie bloku głowicy, a przecież po tym, jak głowica została przesunięta mechanicznie, za pomocą kół zębatych.
Gdy dysk jest wyłączony, aby głowice nie opadły na dysk i uszkodzony go, wychodzą parking głowy (strefa parkowania, strefa parkowania).
Umożliwia także transport wyłączonych dysków twardych bez żadnych specjalnych ograniczeń. Po wyłączeniu dysk może wytrzymać duże obciążenia i nie może zostać uszkodzony. Po włączeniu nawet niewielki wstrząs pod pewnym kątem może zniszczyć warstwę magnetyczną płytki lub uszkodzić głowice przy dotknięciu tarczy.
Oprócz uszczelnionej części, nowoczesne dyski twarde mają zewnętrzną tablica sterowania... Dawno, dawno temu wszystkie płyty kontrolne były wkładane do płyty głównej komputera w gniazdach rozszerzeń. Nie było to wygodne pod względem wszechstronności i możliwości. Dyski twarde mają teraz całą elektronikę napędu i interfejsy na małej płytce w dolnej części dysku twardego. Dzięki temu każdy dysk można skonfigurować na pewne, korzystne z punktu widzenia budowy, parametry, nadające mu np. Przyspieszenie lub cichszą pracę.
Do podłączenia interfejsu i zasilania służą standardowe powszechnie akceptowane złącza / i Molex/Zasilanie SATA.
Funkcje.
Dyski twarde są najbardziej pojemny opiekunowie informacji i niezawodny... Woluminy dysków stale rosną, ale ostatnio jest to spowodowane niektórymi zawiłości a aby jeszcze bardziej zwiększyć wolumen, potrzebne są nowe technologie. Można powiedzieć, że dyski twarde praktycznie od razu osiągnęły maksymalne możliwości. Rozpowszechnienie dysków twardych było spowodowane głównie stosunkiem cenaobjętość... W większości przypadków gigabajt miejsca na dysku kosztuje mniej niż 2,5 rubla.
Plusy i minusy dysków twardych w porównaniu.
Przed pojawieniem się ciała stałego SSD(dysk SSD) - dyski, dyski twarde nie miały konkurentów. Teraz dyski twarde mają określony kierunek.
Wady dysków twardych(dysk twardy) (ssd) dyski:
- niska prędkość odczytu sekwencyjnego
- niska prędkość dostępu
- niska prędkość odczytu
- nieco niższa prędkość zapisu
- wibracje i niewielki hałas podczas pracy
Chociaż z drugiej strony dyski twarde mają inne, bardziej ciężki korzyści, do których SSD akumulatory dążą i dążą.
plusy dyski twarde (twardy dysk) w porównaniu ze stanem stałym (ssd) dyski:
- znacznie lepsza cena wolumetryczna
- najlepszy wskaźnik niezawodności
- wyższa maksymalna głośność
- w przypadku awarii wielokrotnie większa szansa na odzyskanie danych
- najlepsza opcja do użytku w centrach multimedialnych, ze względu na niewielkie rozmiary i dużą pojemność dysków 2,5
O czym warte uwagi wybierając dysk twardy, możesz zobaczyć w naszym artykule „”. Jeśli potrzebujesz naprawy dysku twardego lub odzyskania danych, możesz skontaktować się z.
Obecnie wielu ludzi uważa, że \u200b\u200bmagnetyczne dyski twarde są zbyt wolne, zawodne i przestarzałe technicznie. Jednocześnie dyski półprzewodnikowe są u szczytu sławy: każde urządzenie mobilne ma nośnik pamięci oparty na pamięci flash, a nawet komputery stacjonarne korzystają z takich dysków. Jednak ich perspektywy są bardzo ograniczone. Zgodnie z przewidywaniami CHIP, dyski SSD stracą na wartości nieco bardziej, gęstość danych, a tym samym pojemność dysku prawdopodobnie podwoi się, a następnie skończy. Dyski SSD o pojemności 1 TB zawsze będą za drogie. Na ich tle twarde dyski magnetyczne o podobnej pojemności wyglądają bardzo atrakcyjnie, więc jest za wcześnie, aby mówić o schyłku ery tradycyjnych dysków. Jednak dzisiaj są na rozdrożu. Potencjał obecnej technologii - prostopadłej metody rejestracji - pozwala na jeszcze dwa roczne cykle, w trakcie których uwolnione zostaną nowe modele o większej wydajności, a wtedy limit zostanie osiągnięty.
Jeśli trzej główni producenci - Seagate, Western Digital i Toshiba - potrafią przejść na jedną z nowych technologii przedstawionych w tym artykule, to 3,5-calowe dyski twarde o pojemności 60 TB i większej (czyli 20 razy większej niż obecne modele) przestanie być nieosiągalnym luksusem. Jednocześnie prędkość odczytu również wzrośnie, osiągając poziom dysku SSD, ponieważ zależy to bezpośrednio od gęstości zapisywanych danych: im krótszy dystans, który musi pokonać głowica odczytująca, tym szybciej dysk działa . Dlatego jeśli nasz „głód informacji” będzie nadal wzrastał, wszystkie „laury” trafią na twarde dyski magnetyczne.
Metoda nagrywania prostopadłego
Od jakiegoś czasu dyski twarde stosują prostopadłą metodę zapisu (do domen położonych pionowo), która zapewnia większą gęstość danych. Teraz jest normą. Późniejsze technologie zachowają tę metodę.
6 TB: limit prawie osiągnięty
Za dwa lata prostopadłe dyski osiągną granicę gęstości danych na talerzu.
W nowoczesnych dyskach twardych o pojemności do 4 TB gęstość zapisu talerzy magnetycznych nie przekracza 740 Gb / s na cal kwadratowy. Producenci obiecują, że napędy wykorzystujące prostopadłą metodę nagrywania będą w stanie osiągnąć wartość 1 Tb / s na cal kwadratowy. Za dwa lata ukaże się najnowsza generacja takich dysków: pojemność 3,5-calowych modeli osiągnie 6 TB, a 2,5-calowych będą w stanie zapewnić nieco ponad 2 TB miejsca na dysku. Jednak tak skromne tempo wzrostu gęstości zapisu nie nadąża już za naszym stale rosnącym głodem informacji, co pokazują poniższe wykresy.
Problem z doborem materiału
Winchestery z prostopadłą metodą zapisu nie są w stanie sprostać rosnącym potrzebom w zakresie przechowywania danych, gdyż przy gęstości zapisu nieco ponad 1 Tbps na cal kwadratowy muszą walczyć z efektem superparamagnetyzmu. Termin ten oznacza, że \u200b\u200bokreślona wielkość cząstek materiałów magnetycznych nie jest w stanie utrzymać stanu namagnesowania przez długi czas, który może się nagle zmienić pod wpływem ciepła z otoczenia. Wielkość cząstek, przy których występuje ten efekt, zależy od użytego materiału (patrz tabela poniżej). Płyty nowoczesnych dysków twardych z prostopadłym zapisem wykonane są ze stopu kobaltu, chromu i platyny (CoCrPt), którego cząstki mają średnicę 8 nm i długość 16 nm. Aby napisać jeden kawałek, głowica musi namagnesować około 20 takich cząstek. Przy średnicy 6 nm i mniejszej cząstki tego stopu nie są w stanie niezawodnie utrzymać stanu swojego pola magnetycznego.
Branża dysków twardych jest często określana jako „trylemat”. Producenci mogą stosować trzy główne metody zwiększania gęstości zapisu: zmieniając rozmiar cząstek, ich liczbę oraz rodzaj stopu, z którego się składają. Ale przy wielkości cząstek stopu CoCrPt od 6 nm użycie jednej z metod doprowadzi do tego, że pozostałe dwie będą bezużyteczne: jeśli rozmiar cząstek zostanie zmniejszony, stracą one namagnesowanie. Jeśli zmniejszysz ich liczbę o trochę, ich sygnał „rozpłynie się” w otaczającym szumie sąsiednich bitów. Głowica czytająca nie będzie w stanie określić, czy ma do czynienia z „0” czy „1”. Stop o wyższych właściwościach magnetycznych pozwala na zastosowanie mniejszych cząstek, a także pozwala na ich redukcję, ale w tym przypadku głowica rejestrująca nie jest w stanie zmienić ich namagnesowania. Ten problem można rozwiązać tylko wtedy, gdy producenci zrezygnują z prostopadłej metody nagrywania. Jest już przygotowanych na to kilka technologii.
Do 60 TB: nowe technologie nagrywania
Gęstość nagrywania przyszłych dysków twardych można zwiększyć dziesięciokrotnie - za pomocą mikrofal, laserów, kontrolerów SSD i nowych stopów.
Nagrywanie magnetyczne z gontem (SMR) jest najbardziej obiecującym rozwiązaniem umożliwiającym rejestrację o gęstości powyżej 1 Tbit na cal kwadratowy. Zasada jest taka, że \u200b\u200bścieżki magnetyczne dysku SMR częściowo zachodzą na siebie, jak dachówki na dachu. Technologia ta przezwycięża nieodłączną trudność prostopadłej metody zapisu: dalsze zmniejszenie szerokości ścieżek nieuchronnie doprowadzi do niemożności zapisu danych. Nowoczesne dyski mają oddzielne ścieżki o szerokości od 50 do 30 nm. Najmniejsza możliwa szerokość ścieżki dla zapisu prostopadłego wynosi 25 nm. W technologii SMR, ze względu na częściowe nakładanie się, szerokość ścieżki głowicy odczytującej może wynosić do 10 nm, co odpowiada gęstości zapisu 2,5 Tb / s na cal kwadratowy. Sztuczka polega na zwiększeniu szerokości ścieżek nagrywania do 70nm, przy jednoczesnym zapewnieniu, że krawędź ścieżki jest w 100% magnesowalna. Brzeg ścieżki nie zmieni się, jeśli napiszesz następną z przesunięciem 10 nm. Ponadto głowica rejestrująca jest wyposażona w osłonę ochronną, dzięki czemu jej silne pole magnetyczne nie uszkadza znajdujących się pod nią danych. Jeśli chodzi o głowę, została już opracowana
przez Hitachi. Jest jednak inny problem: przeważnie bezpośrednie, oddzielne przepisywanie bitów odbywa się na dysku magnetycznym, aw ramach technologii SMR jest to możliwe tylko na najwyższym torze płyty. Zmiana bitów znajdujących się na dolnej ścieżce będzie wymagała przepisania całej płytki, co zmniejsza wydajność.
Potencjalny następca: HAMR
Tymczasem międzynarodowa organizacja zajmująca się napędami dyskowymi, materiałami i sprzętem IDEMA preferuje nagrywanie magnetyczne wspomagane ciepłem (HAMR, Heat Assisted Magnetic Recording) i uważa je za najbardziej prawdopodobnego pretendenta do następcy prostopadłej technologii zapisu. Mark Guinen z zarządu IDEMA przewiduje, że pierwsze dyski HAMR trafią na rynek w 2015 roku.
W przeciwieństwie do SMR, HAMR rozwiązuje ten problem poprzez redukcję cząstek magnetycznych, co wymaga zmiany na nowy materiał. W przypadku dysków HAMR konieczne jest użycie materiału o wyższej energii anizotropowej - najbardziej obiecujący jest stop żelaza i platyny (FePt). Anizotropia określa, ile energii potrzeba do usunięcia namagnesowania materiału. W FePt jest tak wysoka, że \u200b\u200btylko cząstki o długości 2,5 nm napotykają granicę superparamagnetyczną (patrz tabela w następnej sekcji). Ta okoliczność pozwoliłaby na produkcję dysków twardych o pojemności 30 TB z gęstością zapisu 5 TB na cal kwadratowy.
Problem polega na tym, że głowica samorejestrująca nie jest w stanie zmienić orientacji magnetycznej cząstek stopu FePt. Dlatego w dyskach HAMR zatopiony jest w nim laser, który chwilowo podgrzewa cząsteczki na obszarze kilku nanometrów do temperatury około 400 ° C. W rezultacie głowica rejestrująca zużywa mniej energii do zmiany pola magnetycznego cząstek. Opierając się na wartościach gęstości zapisu, dyski magnetyczne wspomagane termicznie mogą mieć wysokie prędkości odczytu (około 400-500 MB / s), które obecnie są osiągalne tylko w przypadku dysków SSD SATA 3.
Oprócz lasera oscylator Spin Torque, który emituje mikrofale, może również rejestrować na płytach FePt. Mikrofale zmieniają charakterystykę pola magnetycznego cząstek w taki sposób, że słaba głowica rejestrująca łatwo odwraca ich namagnesowanie. Generalnie generator trzykrotnie zwiększa sprawność głowicy rejestrującej. Technologia nagrywania magnetycznego wspomaganego mikrofalami (MAMR), w przeciwieństwie do HAMR, jest nadal w fazie rozwoju.
Nowy stop metali do dysków ze wspomaganym termicznie zapisem magnetycznym
Stop FePt w dysku HAMR ma wyższą energię anizotropową i zwiększoną zdolność magnesowania. W porównaniu do prostopadłej metody zapisu można tutaj zastosować mniejsze cząstki.
Co się stanie po HAMR?
Technologia Bit-Patterned Media (BPM) od dawna uważana jest za najbardziej obiecującą technologię. Daje to inne rozwiązanie trylematu: w tym przypadku cząsteczki magnetyczne są oddzielone od siebie izolacyjną warstwą tlenku krzemu. W przeciwieństwie do tradycyjnych dysków magnetycznych, namagnesowane obszary są nanoszone za pomocą litografii, podobnie jak w przypadku produkcji chipów. To sprawia, że \u200b\u200bprodukcja mediów BPM jest dość droga. BPM pozwala zmniejszyć liczbę cząstek na bit, unikając wpływu szumu z sąsiednich cząstek na sygnał. Jedynym problemem w dzisiejszych czasach jest stworzenie głowicy odczytująco-zapisującej, która byłaby w stanie zapewnić wysoką precyzję kontroli bitów BPM. Dlatego BPM jest obecnie uważany za najbardziej prawdopodobnego następcę HAMR. Jeśli połączysz obie technologie, możesz osiągnąć gęstość nagrywania 10 Tb / s na cal kwadratowy i wyprodukować dyski o pojemności 60 TB.
Nowym przedmiotem badań jest technologia dwuwymiarowego zapisu magnetycznego (TDMR), która rozwiązuje ten trylemat, eliminując problem stosunku sygnału do szumu. Przy małej liczbie cząstek na bit głowica odczytująca odbiera rozmyty sygnał, ponieważ ma małą moc i gubi się w szumie sąsiednich cząstek. Cechą technologii TDMR jest możliwość odzyskania utraconego sygnału. Wymaga to wielu wydruków głowic odczytujących lub wydruku wielu głowic w celu uzyskania obrazu 2D powierzchni. Dekoder odtwarza odpowiednie bity z tych obrazów.
Jeśli rozważymy dysk twardy jako całość, to składa się on z dwóch głównych części: jest to płytka elektroniki, na której znajduje się „mózg” dysku twardego. Zawiera procesor, jest również program sterujący, pamięć o dostępie swobodnym, wzmacniacz do nagrywania i odczytu. Część mechaniczna obejmuje takie części jak blok głowic magnetycznych ze skrótem BMG, silnik, który obraca płytki i oczywiście same płytki. Przyjrzyjmy się bliżej każdej części.
Blok hermetyczny.
Hermetyczny blok, zwany również obudową dysku twardego, służy do mocowania wszystkich części, a także służy jako ochrona przed przedostawaniem się cząstek kurzu na powierzchnię płyt. Warto zaznaczyć, że HDA można otworzyć tylko w specjalnie przygotowanym pomieszczeniu, aby nie dopuścić do przedostania się kurzu i brudu do wnętrza obudowy.
Układ scalony.
Układ scalony lub płytka elektroniki synchronizuje działanie dysku twardego z komputerem i steruje wszystkimi procesami, w szczególności utrzymuje stałą prędkość obrotową wrzeciona i odpowiednio płyty, która jest wykonywana przez silnik.
Silnik elektryczny.
Silnik elektryczny lub silnik obraca płytki: około 7200 obrotów na sekundę (przyjmuje się średnią wartość, są dyski twarde o większej prędkości i osiąga 15000 obrotów na sekundę, są też przy niższej prędkości około 5400, prędkość dostępu do niezbędnych informacji na dysku twardym).
Ramię wahacza.
Klawisz służy do zapisywania i odczytywania informacji z talerzy dysku twardego. Koniec bujaka jest podzielony, a na nim znajduje się blok głowic magnetycznych, dzięki czemu można zapisywać i odczytywać informacje z kilku tabliczek.
Blok magnetyczny z głowicą.
Ramię wahacza zawiera blok głowic magnetycznych, które często zawodzą, ale ten „często” parametr jest bardzo warunkowy. Głowice magnetyczne znajdują się nad i pod płytami i służą do bezpośredniego odczytu informacji z płytek umieszczonych na dysku twardym.
Talerze.
Informacje są przechowywane bezpośrednio na tabliczkach; są one wykonane z materiałów takich jak aluminium, szkło i ceramika. Najbardziej rozpowszechnione jest aluminium, ale tak zwane „elitarne dyski” są wykonane z dwóch pozostałych materiałów. Pierwsze wyprodukowane płyty były pokryte tlenkiem żelaza, ale ten ferromagnes miał dużą wadę. Tarcze pokryte taką substancją miały niewielką odporność na zużycie. W chwili obecnej większość producentów dysków twardych pokrywa swoje płyty kobaltem chromu, który ma o rząd wielkości wyższy margines bezpieczeństwa niż tlenek żelaza. Plastikowe płytki są przymocowane do wrzeciona w tej samej odległości od siebie, ten projekt nazywa się „pakietem”. Pod tarczami znajduje się silnik lub silnik elektryczny.
Każda strona płyty jest podzielona na ścieżki, które z kolei są podzielone na sektory lub bloki w inny sposób, wszystkie ścieżki o tej samej średnicy reprezentują cylinder.
Wszystkie nowoczesne dyski twarde mają tzw. „Cylinder inżynieryjny”, w którym są przechowywane informacje serwisowe, takie jak model dysku twardego, numer seryjny itp. Informacje te są przeznaczone do odczytu z komputera.
Jak działa dysk twardy
Podstawowe zasady działania dysku twardego niewiele się zmieniły od czasu jego powstania. Urządzenie dysku twardego jest bardzo podobne do zwykłego gramofonu. Tylko pod korpusem może znajdować się kilka płytek zamontowanych na wspólnej osi, a głowice mogą odczytywać informacje z obu stron na raz. Prędkość obrotowa płyt jest stała i jest jedną z głównych cech. Głowa porusza się po płycie w określonej ustalonej odległości od powierzchni. Im mniejsza odległość, tym dokładniejszy odczyt informacji i większa gęstość zapisu informacji.
Patrząc na dysk twardy, widać tylko solidną metalową obudowę. Jest całkowicie uszczelniony i chroni napęd przed cząstkami kurzu, które, jeśli zostaną złapane w wąską szczelinę między głowicą a powierzchnią dysku, mogą uszkodzić wrażliwą warstwę magnetyczną i uszkodzić dysk. Dodatkowo obudowa chroni napęd przed zakłóceniami elektromagnetycznymi. Wszystkie mechanizmy i niektóre elementy elektroniczne znajdują się wewnątrz obudowy. Mechanizmy to same dyski, które przechowują informacje, głowice, które zapisują i odczytują informacje z dysków oraz silniki, które wprawiają to wszystko w ruch.
Dysk jest okrągłą płytą o bardzo płaskiej powierzchni, zwykle wykonaną z aluminium, rzadziej ceramiki lub szkła, pokrytą cienką warstwą ferromagnetyczną. Wiele dysków wykorzystuje warstwę tlenku żelaza (która pokrywa zwykłą taśmę magnetyczną), ale najnowsze dyski twarde wykorzystują warstwę kobaltu o grubości około dziesięciu mikronów. Powłoka ta jest trwalsza, a dodatkowo pozwala znacznie zwiększyć gęstość zapisu. Jego technologia aplikacji jest zbliżona do tej stosowanej przy produkcji układów scalonych.
Liczba dysków może być różna - od jednego do pięciu, odpowiednio liczba powierzchni roboczych jest dwukrotnie większa (dwie na każdym dysku). To ostatnie (podobnie jak materiał użyty do powłoki magnetycznej) określa pojemność dysku twardego. Czasami zewnętrzne powierzchnie dysków zewnętrznych (lub jednej z nich) nie są używane, co pozwala zmniejszyć wysokość napędu, ale liczba powierzchni roboczych maleje i może okazać się dziwna.
Głowice magnetyczne odczytują i zapisują informacje na dyskach. Zasada nagrywania jest ogólnie podobna do tej stosowanej w konwencjonalnym magnetofonie. Informacja cyfrowa jest przetwarzana na przemienny prąd elektryczny dostarczany do głowicy magnetycznej, a następnie przesyłany do dysku magnetycznego, ale w postaci pola magnetycznego, które dysk może dostrzec i „zapamiętać”.
Magnetyczna powłoka dysku to wiele malutkich obszarów spontanicznej (spontanicznej) magnetyzacji. Dla jasności wyobraź sobie, że dysk jest pokryty warstwą bardzo małych strzałek kompasu wskazujących w różnych kierunkach. Takie cząstki strzały nazywane są domenami. Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego wewnętrzne pola magnetyczne domen są zorientowane zgodnie z jego kierunkiem. Po ustaniu działania pola zewnętrznego na powierzchni dysku tworzą się strefy namagnesowania resztkowego. W ten sposób zapisywane są informacje zapisane na płycie. Obszary namagnesowania szczątkowego, które są przeciwne do szczeliny głowicy magnetycznej podczas obrotu dysku, indukują w niej siłę elektromotoryczną, która zmienia się w zależności od wielkości namagnesowania.
Zestaw dysków, zamontowany na osi wrzeciona, jest napędzany przez specjalny silnik kompaktowo umieszczony pod spodem. Aby skrócić czas potrzebny do rozpoczęcia pracy napędu, silnik po włączeniu pracuje przez pewien czas w trybie wymuszonym. Dlatego zasilacz komputera musi mieć szczytową rezerwę mocy. Teraz o pracy głowic. Poruszają się za pomocą silnika krokowego i niejako „unoszą się” w odległości ułamka mikrona od powierzchni dysku, nie dotykając go. W wyniku rejestracji informacji na powierzchni dysków powstają namagnesowane obszary w postaci koncentrycznych okręgów.
Nazywa się je paskami magnetycznymi. Poruszając się, głowy zatrzymują się nad każdym kolejnym utworem. Zestaw torów umieszczonych jeden pod drugim na wszystkich powierzchniach nazywany jest walcem. Wszystkie głowice napędowe poruszają się jednocześnie, uzyskując dostęp do cylindrów o tej samej nazwie i tych samych numerach.
