Pevné disky, nebo jak se nazývají pevné disky, jsou jednou z nejdůležitějších součástí počítačového systému. Každý o tom ví. Ale zde není žádný moderní uživatel, ani v principu, hádá, jak funguje pevný disk. Princip práce obecně pro základní porozumění je poměrně jednoduchý, ale zde jsou jeho nuance, které budou dále diskutovány.

Otázky týkající se přiřazení a klasifikace pevných disků?

Cílovou otázkou je samozřejmě rétorika. Každý uživatel, i na vstupní úrovni, okamžitě řekne, že pevný disk (pevný disk nebo pevný disk nebo pevný disk) okamžitě odpoví, že slouží k ukládání informací.


Obecně a obecně je to pravda. Nezapomeňte, že na pevném disku jsou vedle operačního systému a uživatelských souborů vytvořeny zaváděcí sektory OZ, které spouštějí, a také některé štítky, na kterých disk může rychle najít potřebné informace. Moderní modely jsou poměrně rozmanité: běžné pevné disky, externí pevné disky, vysokorychlostní jednotky SSD, i když je těžké přiřadit k pevným diskům a nejsou přijaty. Dále se navrhuje zvážit zařízení a princip pevného disku, pokud ne úplně, pak alespoň takovým způsobem, aby byl dostatečný k pochopení základních pojmů a procesů. Vezměte prosím na vědomí, že existují také speciální klasifikace moderních pevných disků založených na některých hlavních kritériích, mezi nimiž lze rozlišit:

metoduuchovávání informací;

typ média;

způsob organizace přístupu k informacím.

Proč je pevný disk nazýván pevným diskem?

Dnes mnoho uživatelů přemýšlí o tom, proč se pevné disky nazývají pevné disky, které se týkají ručních zbraní. Zdá se, že mezi těmito dvěma zařízeními může být společné?


Samotný termín se objevil ve vzdáleném roce 1973, kdy se trh objevil jako první HDD na světě, jehož design sestával ze dvou samostatných oddílů v jednom uzavřeném kontejneru. Kapacita každého oddílu byla 30 MB, díky čemuž inženýři dali název disku "30-30", který byl v té době plně kompatibilní se značkou populární pistole Winchester 30-30. Je pravda, že na počátku 90. let v Americe a Evropě se toto jméno prakticky vyčerpalo, ale stále zůstává populární v postsovětském prostoru.

Zařízení a princip pevného disku

Byli jsme ale rozptýleni. Princip pevného disku lze stručně popsat jako proces čtení nebo psaní informací. Ale jak se to děje? Abyste pochopili princip pevného disku, musíte se nejprve naučit, jak je uspořádán. Samotný pevný disk je sada desek, jejichž počet se může lišit od čtyř do devíti, spojených hřídelí (osou) nazývanou vřeteno. Desky jsou jedna nad druhou. Často materiály pro jejich výrobu jsou hliník, mosaz, keramika, sklo atd. Stejné desky mají speciální magnetický povlak ve tvarumateriál nazývaný talíř, založený na oxidu gama-feritu, oxidu chrómu, barnatém feritu atd. Každá taková deska v tloušťce je asi 2 mm.
Radiální hlavy (jedna pro každou desku) odpovídají záznamu a odečtu informací a oba povrchy se používají v deskách. Pro otáčení vřetena, jehož rychlost může být od 3600 do 7200 ot /min, a posun hlavy odpovídá dvěma elektromotorům. V tomto případě je základním principem pevného disku počítače, že informace nejsou zapsány na nesprávném místě, ale v přísně definovaných místech, které se nazývají sektory umístěné na soustředných cestách nebo stopách. Aby nedošlo k záměně, platí společná pravidla. To znamená, že principy pevných disků, pokud jde o jejich logickou strukturu, jsou univerzální. Takže například velikost jednoho sektoru, přijatého pro jeden standard po celém světě, je 512 bytů. Na druhou stranu jsou shluky rozděleny do sektorů, které jsou sekvencemi, které sousedí se sektory. Zvláštností principu pevného disku v tomto ohledu je však to, že výměnu informací přesně provádějí celé seskupení (celý počet sektorových řetězců). Ale jak se čte informace? Principy pohonu na tvrdých magnetických discích jsou následující: s pomocí speciální konzoly se čtecí hlava v radiálním (spirálovém) směru pohybuje na požadovanou stopu a při otáčení je umístěna naddaný sektor a všechny hlavy se mohou současně pohybovat, číst stejné informace nejen z různých tratí, ale také z různých disků (desek). Všechny stopy s identickými sekvenčními čísly se nazývají válce. Je možné zvolit jiný princip pevného disku: čím blíže k hlavě přečte magnetický povrch (ne ona), vyšší hustotu záznamu.

Jak se provádí záznam a čtení informací?

Jednotka pevného disku nebo disků, a proto se nazývá magnetická, že používají fyzikální zákony magnetismu, formulované Faraday a Maxwell.
Jak již bylo uvedeno, je deska s nemahnytochuvstvytelnoho materiálu aplikuje magnetické vrstvy, jejíž tloušťka je jen několik mikrometrů. V procesu práce je magnetické pole, které má takzvanou doménovou strukturu. Magnetická doména je přísně omezená hranice magnetizované oblasti feroslitin. Dále princip pevného disku lze stručně popsat takto: v případě vnějšího magnetického pole se začne řídit sám hned soustředit výhradně podél magnetických siločar a ukončení dopadu na discích se objevují zbytkové magnetizace zóny, ve které jsou informace uloženy a který byl předtím v hlavní pole. Vytvořením vnějšího pole v záznamu kterému odpovídá čtecí hlavy, čtení část a zbytkové magnetizace, přičemž v přední části hlavy, vytváří elektromotorickou sílu nebo EMF. Následující je jednoduché: změna EMF odpovídá jedné v binárním kódu, a to jeabsence nebo ukončení - nula. Čas pro změnu EMF se nazývá bitový prvek. Kromě toho může být magnetický povrch čistě pro informatiku asociován jako určitá bodová posloupnost informačních bitů. Nicméně, protože umístění těchto bodů nelze přesně vypočítat, pohon musí být nastaven předem stanovený žádný štítek, který pomohl definovat požadované místo. Vytvoření takových značek se nazývá formátování (zhruba rozdělení na stopy a sektory: ve shlucích).

logická struktura a princip pevného disku, pokud jde o formát

S ohledem na logickou organizaci HDD, zde na prvním místě je formátování, což jsou dva základní typy: low-level (fyzické) a high-level (logický). Bez těchto kroků není třeba hovořit o tom, jak přenést pevný disk do funkčního stavu. Jak spustit nový pevný disk bude řečeno samostatně. nízkoúrovňové formátování poskytuje fyzický vliv na povrchu pevného disku, kde se sídlem sektory podél kolejí. Zajímavé je, že princip pevného disku tak, aby každý sektor vytvořil jedinečnou adresu, která zahrnuje řadu sektorů, počet stop na kterém se nachází, a telefonní stranu desky. To znamená, že organizace přímý přístup stejné adresy paměti přímo na danou adresu, spíše než hledat správné informace po povrchu, a tím dosahuje výkonu (i když to není nejdůležitější). Dávejte pozorVšimněte si, že při provádění formátování na nízké úrovni jsou všechny informace vymazány a ve většině případů nelze obnovit. Jinou věcí je logické formátování (v systémech Windows je rychlé formátování nebo Rychlý formát). Kromě toho tyto procesy se vztahují k vytváření logických oddílů, které jsou některé z hlavní oblasti pevného disku, který funguje na stejných principech. Logické formátování ovlivněna především systémová oblast, která se skládá z spouštěcí sektor a tabulkou (boot record Boot Record), alokační tabulky souborů (FAT, NTFS, a tak dále. D.) a kořenové (kořenový adresář). Informace o záznamu v sektoru se provádí prostřednictvím série několika částí, s jedním clusteru nemůže obsahovat dva stejné objekty (soubory). Ve skutečnosti vytváří logický oddíl, protože jej odděluje od hlavního systémového oddílu, takže se informace uložené na to, chyby a selhání změnit nebo odstranění není nakloněn.

Hlavní charakteristiky HDD

Zdá se, že obecný princip bitu pevného disku čirý. Nyní se hlavní charakteristiky, které dávají ucelený obraz o všech funkcí (nebo nedostatků) moderních pevných disků. Princip pevného disku a základní vlastnosti mohou být zcela odlišné. Abychom pochopili, o čem mluvíme, zdůrazníme hlavní parametry, které charakterizují všechna známá dnešní paměťová média:

kapacita (objem);

výkon (rychlost přístupu k datům,informace o čtení a psaní);

rozhraní (metoda připojení, typ regulátoru).

Kapacita představuje celkové množství informací, které lze zaznamenat a uložit na pevný disk. Výrobní průmysl HDD se vyvíjí tak rychle, že dnes již používají jednotky pevných disků s objemem přibližně 2 TB a více. A věříme, že to není limit. Rozhraní je nejdůležitějším prvkem. Přesně určuje, jak se zařízení připojuje k základní desce, které řídicí jednotku používá, jak číst a zapisovat atd. Hlavní a nejčastěji používané rozhraní jsou IDE, SATA a SCSI. Disky s rozhraním IDE jsou různé nízké náklady, ale mezi hlavní nevýhody mohou identifikovat omezený počet současně připojených zařízení (až čtyři) a nízkou rychlostí přenosu dat (a to i s podporou DMA Ultra DMA protokoly nebo Ultra ATA (režim 2 a 4 režim). I když se předpokládá jejich použití může zvýšit rychlost čtení /zápisu až 16 MB /s, ale ve skutečnosti je rychlost je mnohem nižší. Kromě toho, aby používal režim UDMA vyžaduje instalaci speciálního ovladače, což teoreticky By měl být dodáván se základní deskou. Mluvit o tom, co představuje princip pevného disku a výkonu, nemůžete ignorovat rozhraní SATA, které je nástupcem verze IDE ATA. Výhodou této technologie je, že rychlost čtení /zápis může být zvýšena na 100 Mb /s díky použití vysokorychlostních pneumatikFirewall IEEE-1394. Konečně, rozhraní SCSI ve srovnání s předchozími dvěma je nejflexibilnější a nejrychlejší (rychlost zápisu /čtení dosahuje 160 MB /s a ​​vyšší). Ale náklady na tyto pevné disky jsou téměř dvakrát dražší. Počet současně připojených zařízení pro ukládání dat je však sedm až patnáct, připojení může být provedeno bez napájení počítače a délka kabelu může být přibližně 15-30 metrů. Vlastně tento typ HDD se většinou používá nejen na PC uživatele, ale na serveru. Rychlost charakterizující přenosovou rychlost a šířku pásma I /O je obvykle vyjádřena vysílacím časem a množstvím přenášených vysílaných sériových dat vyjádřených v Mb /s.

Některé další parametry

Když mluvíme o tom, co představuje princip fungování pevného disku a jaké parametry ovlivňují jeho fungování, nelze vynechat stranu a některé další vlastnosti, které mohou záviset na rychlosti nebo dokonce životnosti zařízení. Zde je v první řadě rychlost otáčení, která přímo ovlivňuje dobu vyhledávání a inicializace (rozpoznávání) požadovaného sektoru. Tato takzvaná skrytá doba hledání je interval, během kterého se požadovaný sektor vrátí a čte hlavu. Dnes je přijato několik norem pro rychlost vřetena, vyjádřeno v otáčkách za minutu s časovým zpožděním v milisekundách:

3600 - 833;

4500 - 667;

5400-555;

7200-417.

Je snadné vidět, že čím vyšší rychlost, tím méně časupro vyhledání sektorů a ve fyzické rovině - pohon disku před instalací pro hlavu požadovaného polohovacího místa desky. Dalším parametrem je vnitřní přenosová rychlost. Na vnějších cestách je minimální, ale zvyšuje se s postupným přechodem na vnitřní cesty. Tentýž proces defragmentace, tedy pohyb často používaných dat v nejrychlejších oblastech disku, není ničím jiným než přenosem do interní cesty s vyšší rychlostí čtení. Vnější rychlost má fixní hodnoty a závisí přímo na použitém rozhraní. A konečně, jedním z důležitých problémů je přítomnost vlastní vyrovnávací paměti nebo vyrovnávací paměti na pevném disku. V podstatě je princip pevného disku v podmínkách používání vyrovnávací paměti něco jako operační nebo virtuální paměť. Čím větší je množství vyrovnávací paměti (128-256 kB), tím rychlejší bude fungovat pevný disk.

Hlavní požadavky na pevný disk

Základní požadavky, které jsou ve většině případů kladeny na pevné disky, nejsou tak hodně. Hlavní věc je dlouhá životnost a spolehlivost. Hlavním standardem pro většinu pevných disků je předpokládaná délka života přibližně 5-7 let s dobou běhu nejméně pět set tisíc hodin, ale pro high-end pevné disky je to nejméně milion hodin. Pokud jde o spolehlivost, je autotestová funkce S. M. A. R. T., která sleduje stav jednotlivých prvků pevného disku, v souladu s průběžným sledováním. Na základě shromážděných údajů lze vytvořit i určitou prognózumožné poruchy v budoucnu. Je samozřejmé, že uživatel by neměl zůstat sám. Například, při práci s HDD velmi důležité dodržovat optimální teplotní podmínky (0 - 50 ± 10 ° C), aby se zabránilo rázů, hrboly a padá pevný disk, hit její prach nebo jiné malé částice a tak dále D. Mimochodem, mnoho. bude zajímat, že tytéž částice kouře asi dvakrát vzdálenost mezi hlavou a magnetickým povrchem čtení z pevného disku, a lidského vlasu - 5-10 krát.

Otázka inicializaci systému nahrazením pevného disku

Nyní pár slov o tom, co je třeba udělat, pokud z nějakého důvodu, že uživatel změnil pevný disk nebo nastavit dpolnytelnыy. Tento proces nebudeme zcela popsán, ale pojďme se zabývat pouze hlavními fázemi. Za prvé, musíte připojit pevný disk a zobrazit nastavení BIOS, definoval nové vybavení do správy disků provést inicializaci a vytvořit spouštěcí položku vytvořit prostý fakt ho ID (dopis) a s možností formátovat souborový systém přiřadit. Teprve poté bude nový "šroub" zcela připraven k práci.

Stanovisko

Zde, ve skutečnosti, to vše krátce aplikuje základy provozu a výkonu moderních pevných disků. Princip externí pevný disk není považováno za nezbytné, neboť prakticky neliší od postupu používaného pro pevnou HDD. Jediný rozdíl je pouzezpůsob připojení dalšího disku k počítači nebo notebooku. Nejběžnější je připojení přes rozhraní USB, které je přímo připojeno k základní desce. V tomto případě, pokud chcete dosáhnout maximálního výkonu, je lepší používat standardní USB 3.0 (vnitřní port je opatřen modrou barvou), samozřejmě za předpokladu, že jej podporuje externí pevný disk. Jiným způsobem se mi zdá, že alespoň trochu bylo jasné, jak funguje pevný disk jakéhokoli typu. Snad se nahoře dostalo spousty technických informací, a to dokonce i z kurzu fyziky školy, avšak bez toho, aby plně porozuměli všem základním principům a metodám stanoveným v technologii výroby a používání HDD, nebudou rozumět.