Жесткий диск

Что такое жесткий диск

Жесткий диск — это накопитель информации, запоминающее устройство, основанное на принципе магнитной записи, обеспечивающее произвольный доступ.

В отличие от гибкого носителя, запись в этом случае ведется на жесткие пластины — диски, покрытые слоем ферромагнитного вещества. Доступ к информации обеспечивается при помощи магнитных головок, движущихся на расстоянии 0,1 мк от вращающихся пластин.

Основным назначением жесткого диска является комплектация стационарных компьютеров с целью хранения данных и программ. Изделия бывают внутренними и внешними — оснащенными жестким корпусом и системой охлаждения.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Примечание

Жесткий диск имеет несколько названий. Наиболее распространенные из них: винчестер, накопитель на жестких магнитных дисках — НЖМД, hard magnetic disk drive — HMDD, hard disk drive — HDD.

Устройство HDD, основные составляющие

Основными составными частями HDD являются гермозона и электронный блок.

Гермозона

Гермозона состоит из:

  1. Корпуса, сделанного из прочного сплава.
  2. Дисков с магнитным покрытием.
  3. Блока головок с позиционирующим устройством.
  4. Электропривода шпинделя.

В некоторых изделиях между пластинами дисков размещен сепаратор — разделитель, изготовленный из алюминия или пластика. Его основная функция — выравнивание воздушных потоков в гермозоне.

Устройство позиционирования или «актуатор» — это малоинерционный соленоидный двигатель, состоящий из неподвижной пары постоянных магнитов и катушки на подвижном кронштейне блока головок. Совместно с системой считывания и контроллером элемент образует сервопривод.

Блок электроники

Блок электроники включает:

  1. Плату управления, расшифровывающую сигналы позиционирования головок, управляющую приводами дисков и головок, усиливающую сигналы считывания, записи.
  2. ПЗУ — постоянное запоминающее устройство, хранящее управляющие программы для блоков цифровой обработки сигнала, служебные данные жесткого диска.
  3. Буферную память, введенную в состав для сглаживания разницы скоростей работы накопителя и интерфейсной части.
  4. Блок цифровой обработки сигнала, осуществляющий очистку считанного аналогового сигнала, декодирование, извлечение цифровой информации.
  5. Интерфейсный блок, обеспечивающий сопряжение электроники винчестера с системой компьютера.

Существует несколько видов интерфейсов — способов взаимодействия жесткого диска с материнской платой. К наиболее востребованным относятся SATA третьего поколения, серверный SAS.

Основные характеристики жестких дисков

Современные HDD производятся в 2 форм-факторах: 2,5” и 3,5”. Первый отличается компактностью, быстрым действием, экономным потреблением энергии. Второй вмещает больший объем информации.

Кроме форм-фактора, к определяющим характеристикам жесткого носителя информации относят:

  1. Объем диска. Средним значением сегодня является 3-6 терабайт, но существуют носители емкостью 10 терабайт и более.
  2. Скорость вращения шпинделя, определяющую оперативность записи и чтения.
  3. Максимальную скорость передачи данных.
  4. Назначение. К примеру, для круглосуточной работы в составе видеосистемы или для выполнения стандартных функций записи и чтения.
  5. Поддержку NCQ, способную ускорить работу с носителем посредством оптимизации очереди команд.
  6. Объем кэш-памяти, необходимой для буферизации данных.
  7. Разновидность разъема.

Важным параметром является уровень шума во время работы, так как некоторые устройства способны создавать значительные шумовые помехи.

Примечание

Из не относящихся к технической стороне вопроса характеристик выделяют ударостойкость. Ее значение для обычных моделей составляет 40G. При серьезных нагрузках отдают предпочтение дискам с большей прочностью на удар.

Как осуществляется запись и чтение информации

Принцип работы винчестера схож с функционированием магнитофона. При записи воздействующее на ферромагнитное покрытие переменное магнитное поле изменяет направление вектора намагниченности доменов в соответствии с изменением величины сигнала.

В процессе считывания перемещение доменов приводит к изменению магнитного потока в головке, из-за чего в катушке за счет электромагнитной индукции возникает переменный электрический сигнал.

Примечание

Информация записывается с применением небольшой головки, которая, проходя над диском, намагничивает дискретные области — домены. Если эти домены имеют горизонтальное строение, то говорят методе продольной записи. Если биты информации сохраняются в вертикально расположенных доменах, то метод записи называют перпендикулярным.

Логическая структура и принцип работы жесткого диска

При описании логической структуры внимание фокусируют на форматировании, которое может быть:

  1. Высокоуровневым или логическим.
  2. Низкоуровневым или физическим.

Высокоуровневое форматирование призвано использовать системную область, состоящую из:

  • корневого каталога;
  • таблицы размещения файлов;
  • таблиц разделов;
  • загрузочного сектора.

Запись данных выполняется частями с параллельным созданием отдельного, защищенного логического раздела. Поэтому при возникновении общих ошибок записанная таким образом информация не повреждается.

Низкоуровневое форматирование основано на физическом воздействии на поверхность диска, в результате которого образуются расположенные вдоль дорожек секторы. Каждый сектор имеет уникальный адрес, состоящий из номеров сектора, дорожки, стороны пластины. При считывании оперативная память обращается сразу по этому адресу, за счет чего достигается быстродействие.

Примечание

Проведение физического форматирования диска влечет за собой потерю всех записанных на него данных. При этом в большинстве случаев восстановление невозможно.

Насколько полезной была для вас статья?

У этой статьи пока нет оценок.

Заметили ошибку?

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»