HDD: o princípio de funcionamento e as principais características do

discos rígidos, ou, como são chamados, os discos rígidos são um dos componentes mais importantes de um sistema de computador. Sobre todo mundo sabe disso. Mas este não é um usuário moderno mesmo em princípio suposições sobre como o disco rígido. O princípio de funcionamento, em geral, para uma compreensão básica de bastante simples, mas existem algumas nuances, que ainda serão discutidos.

Perguntas destino ea classificação dos discos rígidos?

Pergunta de destino, é claro, retórica. Qualquer pessoa, mesmo a mais de nível de entrada, imediatamente respondeu que o disco rígido (também conhecido como um disco rígido, também conhecido como disco rígido ou HDD) respondeu de imediato que ele é usado para armazenar informações.

Em geral, é verdade. Não se esqueça que no disco rígido, exceto para o sistema operacional e arquivos de usuário são criadas pelos setores de inicialização do sistema operacional, graças ao qual ela vai começar, assim como algumas marcas que o disco pode rapidamente encontrar a informação desejada.

Os modelos atuais são bastante variadas: ordinária do HDD, discos rígidos externos, de alta velocidade drives SSD de estado sólido, embora seja atribuído aos discos rígidos e não é aceite. Propõe-se ainda a considerar o dispositivo e princípio de funcionamento HDD, se não na totalidade, em seguida, pelo menos neste, isso foi o suficiente para a compreensão da terminologia e os processos básicos.

Por favor, note que existe uma classificação especial de HDD de hoje em alguns critérios básicos, entre os quais são os seguintes:

• Processo para o armazenamento de informação;
• tipo de material;
• método de organizar o acesso à informação.

Por que o disco rígido é chamado de disco rígido?

Hoje, muitas pessoas estão pensando sobre o porquê de discos rígidos são chamados discos rígidos pertencentes a armas de pequeno calibre. Parece que pode haver semelhanças entre os dois dispositivos?

O termo apareceu já em 1973, quando o mercado apareceu pela primeira vez no mundo do HDD, a construção de que consistia em dois compartimentos separados em um recipiente hermético. A capacidade de cada compartimento foi de 30 MB, que é por isso que os engenheiros têm dado o nome de código para o disco "30-30", que foi totalmente em sintonia com a marca popular na época a arma "Winchester, 30-30". No entanto, no início dos anos 90 na América e na Europa é o nome de praticamente desapareceu fora de uso, mas ainda é popular no espaço pós-soviético.

O dispositivo e o princípio de funcionamento da unidade de disco rígido

Mas discordo. princípio de funcionamento HDD pode ser resumido como o processo de leitura ou escrita. Mas como é que isso aconteceu? A fim de compreender o funcionamento de um disco rígido magnético, você primeiro precisa saber como ele funciona.

O próprio disco rígido é um conjunto de placas, cujo número pode variar de quatro para nove interligados por um eixo (eixo), chamado um fuso. As placas são colocadas uma por cima da outra. Na maioria dos casos, o material para o seu fabrico são de alumínio, latão, cerâmica, vidro e semelhantes. D. Mesmos da placa tem um revestimento magnético especial de um material chamado bandeja, com base no óxido de ferrite gama, óxido de crómio, ferrite de bário e t D. . Cada placa de espessura de cerca de 2 mm.

Para a gravação e a leitura de informações correspondem cabeça radial (um para cada placa) e as placas são utilizadas em ambas as superfícies. Durante a rotação do fuso, a velocidade da qual pode ser 3600-7200 rev. / Min, e cabeças móveis corresponde a dois motores eléctricos.

Neste caso, o princípio básico do disco rígido do computador é que a informação é gravada não é em qualquer lugar, mas em um local estritamente especificado, chamado de setores, que estão localizados em pistas concêntricas ou faixas. Para evitar confusão, aplicar regras uniformes. Há uma visão de que os princípios de discos rígidos em termos de sua estrutura lógica, universal. Por exemplo, o tamanho de um setor, para o padrão unificado adotado mundialmente, é de 512 bytes. setores são divididos em grupos, que são sequências de um número de setores por sua vez são. E, especialmente, o disco rígido do princípio de funcionamento a este respeito é que a troca de informações e acabou de fazer cachos inteiros (cadeias setores inteiros).

Mas como é ler as informações? dirigir obras: um disco rígido como se segue: Utilizando uma cabeça de leitura especial suporte numa direcção radial (helicoidal) de direcção move-se para a faixa desejada e em sua vez está posicionado ao longo de um determinado sector, todas as cabeças podem ser movidas simultaneamente através da leitura da mesma informação não só a partir de diferentes faixas mas com diferentes discos (wafers). Todas as faixas com os mesmos números ordinais são chamados de cilindros.

É possível selecionar um outro princípio de funcionamento de um disco rígido: a cabeça de leitura mais perto da superfície magnética (mas não tocá-lo), maior a densidade de gravação.

Como é a escrita e leitura de informações?

discos rígidos, ou discos rígidos e, portanto, ter sido chamado magnético que eles usam as leis da física magnetismo, formuladas por Faraday e Maxwell.

Como já foi mencionado, as placas de nemagnitochuvstvitelnogo material de revestimento magnético é aplicado a uma espessura de alguns micrómetros. Em operação, um campo magnético que tem uma estrutura de domínio assim chamado.

Um domínio magnético é estritamente delimitada ferroalloy limites da região magnetizados. Além disso princípio de funcionamento do HDD pode ser resumido como se segue: no caso de um campo magnético externo, o campo de unidade apropriada começa a ser guiado com precisão ao longo das linhas magnéticas e após a finalização do impacto sobre os discos aparecer zona de remanência na qual a informação armazenada anteriormente contido no campo principal .

Para a criação de um campo externo é responsável pela gravação cabeça de leitura e leitura zona remanence, sendo oposta à cabeça cria uma força eletromotriz ou EMF. Então, tudo é simples: mudar o EMF corresponde a um binário, e sua ausência ou cessação – zero. O tempo muda célula chamada bit EMF.

Além disso, a superfície magnética das considerações puramente Informatics pode ser associado, como uma espécie de bits sequence data de ponto. No entanto, desde a localização desses pontos é absolutamente impossível calcular com precisão, na unidade que deseja instalar algum tipo de etiqueta pré-especificado que ajudou a definir o local desejado. A criação de tais rótulos é chamado de formatação (cerca de disco dividido em trilhas e setores, agrupadas).

A estrutura lógica e princípio de funcionamento do disco rígido em termos de formatação

No que diz respeito às organizações HDD lógicas aqui em primeiro lugar há a formatação, em que existem dois tipos principais: a de baixo nível (físico) e alto nível (lógica). Sem estes passos, trazer qualquer disco rígido para um estado de funcionamento não pode falar. Para obter informações sobre como inicializar um novo disco rígido, ele será discutido separadamente.

formatação de baixo nível requer um efeito físico sobre a superfície do disco rígido, em que os setores estão localizados ao longo das trilhas. É interessante que o princípio da unidade de disco rígido é tal que cada setor criou seu próprio endereço exclusivo, que inclui o número do setor muito, acompanhar número, em que está localizado, e o número da placa. Assim, a organização do acesso directo a mesma memória aborda diretamente a partir do endereço dado, em vez de olhar para a informação correta em toda a superfície, devido a que é alcançada a velocidade (embora não seja o mais importante). Note que quando a formatação de baixo nível é apagada completamente todas as informações e restaurá-lo na maioria dos casos não pode ser.

Outra coisa – um formato lógico (em sistemas baseados no Windows é o formato rápido ou formatação rápida). Além disso, estes processos são aplicáveis à criação de partições lógicas que representam uma determinada área do disco rígido primário que opera nos mesmos princípios.

formatação lógica afeta principalmente a área do sistema, que consiste em um setor de inicialização e tabela de partição (registro de inicialização MBR), a tabela de alocação de arquivos (FAT, NTFS, e assim por diante. D.) E o diretório raiz (diretório raiz).

A informação de gravação nos sectores do aglomerado é feita através de várias peças, em que num aglomerado não pode conter dois objectos idênticos (ficheiros). Na verdade, a criação de uma partição lógica, uma vez que o separa da partição do sistema principal, de modo que as informações armazenadas nele, se houve erros e falhas de mudar ou remoção não é afetado.

Características principais HDD

Eu acho que, em princípio geral operação de HDD de um pouco compreendido. Passamos agora para as características principais, que dão uma visão completa de todas as oportunidades (ou desvantagens) de discos rígidos modernos.

O princípio do disco e as principais características duras podem ser bastante diferentes. Para entender o que está em jogo, vamos selecionar os parâmetros mais básicos que caracterizam todos conhecidos por armazena informações de data:

• capacidade (volume);
• desempenho (velocidade de leitura de acesso de dados e escrita de informações);
• Interface (método de ligação, tipo de controlador).

A capacidade é a quantidade total de informações que podem ser gravadas e armazenadas no disco rígido. da indústria transformadora HDD está crescendo tão rapidamente que hoje entrou em uso discos rígidos com volumes da ordem de 2 TB ou mais. E, como acredita-se este não é o limite.

Interface – a característica mais significativa. Ele determina o caminho que o dispositivo está conectado à placa-mãe, que controlador é usado como leitura e escrita é realizada, e assim por diante. D. As principais e mais comuns de interfaces considerado IDE, SATA e SCSI.

Os discos com IDE-interface diferente baixo custo, no entanto, entre as principais desvantagens podem distinguir um número limitado de dispositivos ligados em simultâneo (máximo de quatro) e uma baixa taxa de dados (e, mesmo com o suporte de acesso de memória directo DMA Ultra ou protocolos Ultra ATA (Modo 2 e Modo 4). Embora acredita-se que seu uso pode aumentar o nível de velocidade de leitura / gravação de 16 MB / s, mas a velocidade é muito menor do que na realidade. além disso, para o modo UDMA requer a instalação de drivers especiais, que em teoria, deve ser fornecido com a placa-mãe.

Falando sobre o que o princípio da unidade de disco rígido e recursos, você não pode ignorar a interface SATA, que é a versão sucessor de IDE ATA. A vantagem desta tecnologia é que a velocidade de leitura / gravação pode ser aumentada para 100 Mb / s através da utilização de barramento de alta velocidade Fireware IEEE-1394.

Finalmente, a interface SCSI em comparação com os dois anteriores, é a mais alta velocidade e mais flexível (velocidade de leitura / escrita até 160 MB / s e acima). Mas existem tais discos rígidos é quase duas vezes mais caro. Mas, o número de dispositivos de armazenamento conectados simultaneamente variando 7-15, a ligação pode ser realizada sem desenergização do computador, e o comprimento do cabo pode ser da ordem de 15-30 metros. Na verdade, este tipo de HDD para a maior parte não se aplica aos PCs de usuários e servidores.

Desempenho caracterizar a velocidade de transmissão e o rendimento da capacidade de I / O, o tempo de transmissão normalmente expressa e a quantidade de dados transmitidos em série, e é expressa em MB / s.

Algumas opções adicionais

Falando sobre o que é um princípio de funcionamento do disco rígido e quais parâmetros afectar o seu funcionamento, não pode ser evitado, e alguns recursos adicionais, que podem afetar o desempenho ou a vida útil do dispositivo.

Aqui, em primeiro lugar é a velocidade de rotação, o que afeta diretamente o tempo de pesquisa e inicialização (reconhecimento) do setor desejado. Este assim chamado latente tempo de busca – intervalo durante o qual a necessidade do setor se volta para a cabeça de leitura. Hoje adoptou várias normas para a velocidade do eixo, expresso em rotações por minuto com o tempo de atraso em milissegundos:

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

É facilmente visto que quanto maior a velocidade, menor o tempo gasto com o setor de pesquisa e plano físico – por revolução do disco para a placa de posicionamento desejado ponto de cabeça de instalação.

Outro parâmetro – a taxa de transferência interna. Nas pistas exteriores é mínima, mas aumenta com uma transição gradual para a pista interna. Assim, o mesmo processo de desfragmentação que representa o movimento de dados frequentemente utilizados na área mais rápida do disco – não simplesmente a transferência da pista interior com uma maior velocidade de leitura. velocidade externa tem um valor fixo e depende da interface usada.

Finalmente, um dos pontos importantes associados com a presença do próprio cache ou tampão do disco rígido. Na verdade, o disco rígido funciona em termos do princípio do uso de tampão algo semelhante à memória operacional ou virtual. Quanto maior o tamanho do cache (128-256 kb), mais rápido o disco rígido.

Os principais requisitos para HDD

Os requisitos básicos, que na maioria dos casos são apresentados discos rígidos, não tanto. A principal coisa – a vida longa e confiabilidade.

O padrão básico para a maioria HDD é considerada a vida da ordem de 5-7 anos, com o tempo de funcionamento de pelo menos 500 mil horas, mas para unidades high-end, a figura não é inferior a um milhão de horas.

Quanto fiabilidade, é responsável por esta função do auto-teste de SMART, que monitoriza o estado dos elementos individuais da unidade de disco rígido, levando a cabo a monitorização contínua. Com base nos dados recolhidos podem ser gerados até mesmo uma previsão da possível aparição de falhas no futuro.

Escusado será dizer que o usuário não deve ficar de lado. Por exemplo, quando se utiliza HDD extremamente importante observar a gama de temperaturas óptima (0 – 50 ± 10 graus Celsius) para evitar choques, impactos e cai disco rígido, atingido por poeira ou outras partículas pequenas, etc. Aliás, muitos será .. interessado em saber que as mesmas partículas de fumo é cerca de duas vezes maior do que a distância entre a cabeça de leitura e superfície magnética do disco rígido, e cabelo humano – 5-10 vezes.

Perguntas inicializar o sistema, substituindo o disco rígido

Agora, algumas palavras sobre o que devem ser tomadas medidas, se por algum motivo o usuário mude o disco rígido ou instalar dpolnitelny.

Totalmente descrever o processo não vai, e vai se concentrar apenas no palco principal. Primeiro você deve conectar o disco rígido e procurar nas configurações da BIOS, se o novo hardware é detectado, no disco de seção Administração para inicializar e criar o registro de inicialização, criar um volume simples, atribua um ID (letra) e formatar com uma escolha de sistema de arquivos. Só depois que o novo "screw" está totalmente pronto para a operação.

conclusão

Isso é tudo o que vem para informar os princípios básicos de funcionamento e desempenho de discos rígidos modernos. O princípio de funcionamento do disco rígido externo não é considerada importante porque praticamente não difere do utilizado para HDD estacionária. A única diferença é apenas no método de conexão de armazenamento adicional para o seu PC ou laptop. O mais comum é uma ligação via interface USB que está directamente ligado à placa. Ao mesmo tempo, se você quiser garantir o máximo desempenho, é melhor usar um padrão USB 3.0 (porta dentro de cor azul), é claro, desde que o próprio disco rígido externo suporta.

Quanto ao resto, eu acho que muitas pessoas, mesmo um pouco, tornou-se claro como o disco rígido de qualquer tipo. Talvez o acima foi dada informação técnica muito, mais até mesmo do curso de física da escola, mas sem que, para compreender plenamente todos os princípios básicos e os métodos estabelecidos nos HDD tecnologias de produção e aplicação não vão entender.