Co pro nás chystaný disk chystá? Nové technologie pevných disků

Pevný disk (HDD) \ HDD (Hard disková jednotka) \ pevný disk (nosič) - hmotný objekt schopný ukládat informace.

Informační akumulátory lze klasifikovat podle následujících kritérií:

• způsob ukládání informací: magnetoelektrický, optický, magnetooptický;
• typ nosiče informací: mechaniky na disketových a pevných magnetických discích, optické a magnetooptické disky, magnetické pásky, polovodičové paměťové prvky;
• způsob organizace přístupu k informacím - pohony přímého, sekvenčního a blokového přístupu;
• typ zařízení pro ukládání informací - vestavěné (interní), externí, autonomní, mobilní (nositelné) atd.

Významná část v současnosti používaných médií pro ukládání informací je založena na magnetických médiích.

Zařízení s pevným diskem

Pevný disk obsahuje sadu desek, což jsou nejčastěji kovové disky potažené magnetickým materiálem - plotna (gama-ferit oxid, barnatý ferit, oxid chromu ...) a vzájemně propojené pomocí vřetena (hřídel, osa).
Samotné disky (tloušťka cca 2 mm) jsou vyrobeny z hliníku, mosazi, keramiky nebo skla. (viz obrázek)

Pro záznam se používají oba povrchy disků. Použité 4-9 desky. Hřídel se otáčí vysokou konstantní rychlostí (3600-7200 ot./min.)
Rotace kotoučů a radikální pohyb hlav se provádí pomocí 2 elektromotory.
Data se zapisují nebo čtou pomocí zapisovací/čtecí hlavy jeden pro každý povrch disku. Počet hlav se rovná počtu pracovních ploch všech disků.

Záznam informací na disk se provádí na přesně definovaných místech - soustředných stopy (stopy) . Tratě jsou rozděleny na sektory. Jeden sektor obsahuje 512 bajtů informací.

Výměna dat mezi RAM a NMD probíhá postupně po celém čísle (cluster). shluk- řetězce po sobě jdoucích sektorů (1,2,3,4,…)

Speciální motor pomocí závorky umístí čtecí/zapisovací hlavu nad danou stopu (posune ji v radiálním směru).
Při otáčení disku je hlava umístěna nad požadovaným sektorem. Je zřejmé, že všechny hlavy se pohybují současně a čtecí datové hlavy se pohybují současně a čtou informace ze stejných stop na různých mechanikách ze stejných stop na různých discích.

Volají se stopy pevného disku se stejným pořadovým číslem na různých pevných discích válec .
Čtecí/zapisovací hlavy se pohybují po povrchu plotny. Čím blíže je hlava k povrchu disku, aniž by se ho dotýkala, tím vyšší je přípustná hustota záznamu.

Zařízení pevného disku

Magnetický princip čtení a zápisu informací

princip magnetického záznamu

Fyzikální základy procesů záznamu a reprodukce informací na magnetických médiích byly položeny v dílech fyziků M. Faradaye (1791 - 1867) a D. K. Maxwella (1831 - 1879).

Na magnetických paměťových médiích digitální záznam vyrobeno na magneticky citlivém materiálu. Mezi takové materiály patří některé druhy oxidů železa, nikl, kobalt a jeho sloučeniny, slitiny, dále magnetoplasty a magnetoelasty s viskózními plasty a pryží, mikropráškové magnetické materiály.

Magnetický povlak má tloušťku několika mikrometrů. Povlak je aplikován na nemagnetický základ, což jsou různé plasty pro magnetické pásky a diskety a hliníkové slitiny a kompozitní substrátové materiály pro pevné disky. Magnetický povlak disku má doménovou strukturu, tzn. se skládá z mnoha zmagnetizovaných drobných částic.

Magnetická doména (z latinského dominium - držení) - jedná se o mikroskopickou, rovnoměrně zmagnetizovanou oblast ve feromagnetických vzorcích, oddělenou od sousedních oblastí tenkými přechodovými vrstvami (doménové stěny).

Pod vlivem vnějšího magnetického pole jejich vlastní magnetické pole domény jsou orientovány v souladu se směrem magnetických siločar. Po ukončení působení vnějšího pole se na povrchu domény vytvoří zóny zbytkové magnetizace. Díky této vlastnosti se na magnetickém nosiči ukládají informace, působící v magnetickém poli.

Při záznamu informací se pomocí magnetické hlavy vytváří vnější magnetické pole. V procesu čtení informace se v ní při čtení indukují zóny zbytkové magnetizace, které jsou naproti magnetické hlavě elektromotorická síla(EMF).

Schéma záznamu a čtení z magnetického disku je uvedeno na obr. 3.1 Změna směru EMF za určité časové období je označena binární jednotkou a nepřítomnost této změny je označena nulou. Toto časové období se nazývá bitový prvek.

Povrch magnetického nosiče je považován za sekvenci tečkovaných pozic, z nichž každá je spojena s trochou informace. Vzhledem k tomu, že umístění těchto poloh není přesně určeno, vyžaduje záznam předem aplikované značky, které pomohou lokalizovat požadované záznamové polohy. Chcete-li použít takové synchronizační značky, musí být disk rozdělen na stopy.
a sektory - formátování .

Organizace rychlého přístupu k informacím na disku je důležitým krokem v ukládání dat. Online přístup ke kterékoli části povrchu disku je zajištěn jednak jeho rychlou rotací a jednak pohybem magnetické čtecí/zapisovací hlavy po poloměru disku.
Disketa se otáčí rychlostí 300-360 ot./min a pevný disk - 3600-7200 ot./min.

Logická jednotka pevného disku

Magnetický disk není zpočátku připraven k provozu. Aby to bylo v provozuschopném stavu, musí to být formátovaný, tj. musí být vytvořena struktura disku.

Struktura (označení) disku se vytváří během procesu formátování.

Formátování magnetické disky zahrnují 2 stupně:

1. fyzické formátování(nízká úroveň)
2. logické (na vysoké úrovni).

Při fyzickém formátování se pracovní plocha disku rozdělí na samostatné oblasti tzv sektory, které se nacházejí podél soustředných kružnic - cest.

Dále jsou určeny sektory nevhodné pro záznam dat, jsou označeny jako špatný aby se zabránilo jejich použití. Každý sektor je nejmenší jednotkou dat na disku a má svou vlastní adresu, kterou je třeba zajistit přímý přístup jemu. Adresa sektoru obsahuje číslo strany disku, číslo stopy a číslo sektoru na stopě. Jsou nastaveny fyzické parametry disku.

Uživatel se zpravidla nemusí zabývat fyzickým formátováním, protože pevné disky ve většině případů dorazí zformátované. Obecně řečeno, toto by mělo provádět specializované servisní středisko.

Nízkoúrovňové formátování musí být provedeno v následujících případech:

• pokud dojde k poruše nulové stopy, což způsobí problémy při načítání z pevný disk, ale samotný disk je dostupný při bootování z diskety;
• pokud se vrátíte do funkčního stavu starý disk, například přeskupený z rozbitého počítače.
• pokud se ukázalo, že disk je naformátován pro práci s jiným operačním systémem;
• pokud disk přestal normálně fungovat a všechny metody obnovy nepřinesly pozitivní výsledky.

Mějte na paměti, že fyzické formátování je velmi výkonný provoz.- při jeho spuštění budou data uložená na disku zcela vymazána a bude zcela nemožné je obnovit! Nezačínejte tedy nízkoúrovňové formátování, pokud si nejste jisti, že jste všechna důležitá data uložili z pevného disku!

Po provedení nízkoúrovňového formátování následuje další krok – vytvoření oddílu pevného disku na jeden nebo více logické disky — nejlepší způsob vypořádat se se zmatkem adresářů a souborů roztroušených po disku.

Bez přidání jakýchkoli hardwarových prvků do systému získáte možnost pracovat s více částmi jednoho pevného disku, jako s více disky.
Tím se nezvýší kapacita disku, ale můžete výrazně zlepšit jeho organizaci. Kromě toho lze pro různé operační systémy použít různé logické jednotky.

Na logické formátování finální příprava média pro uložení dat probíhá logickou organizací diskového prostoru.
Disk se připravuje pro zápis souborů do sektorů vytvořených během nízkoúrovňové formátování.
Po vytvoření tabulky členění disku následuje další krok - logické formátování jednotlivých částí členění, dále jen logické disky.

logický pohon je určitá oblast pevného disku, která funguje stejným způsobem jako samostatná jednotka.

Logické formátování je mnohem jednodušší proces než nízkoúrovňové formátování.
Chcete-li to provést, spusťte systém z diskety obsahující nástroj FORMAT.
Pokud máte více logických jednotek, naformátujte je jednu po druhé.

Během procesu logického formátování je disk přidělen oblast systému který se skládá ze 3 částí:

• spouštěcí sektor a tabulka oddílů (spouštěcí záznam)
• alokační tabulky souborů (FAT), které zaznamenávají počty stop a sektorů, ve kterých jsou uloženy soubory
• kořenový adresář (Root Directory).

Záznam informací se provádí po částech prostřednictvím clusteru. Ve stejném clusteru nemohou být 2 různé soubory.
Navíc v této fázi může být disk pojmenován.

Pevný disk lze rozdělit na několik logických disků a naopak 2 pevné disky lze spojit do jednoho logického disku.

Doporučuje se vytvořit na pevném disku alespoň dva oddíly (dva logické disky): jeden z nich je vyhrazen pro operační systém a software, druhý disk je vyhrazen výhradně pro uživatelská data. Tedy data a systémové soubory jsou uloženy odděleně od sebe a v případě selhání operačního systému je pravděpodobnost uložení uživatelských dat mnohem větší.

Vlastnosti pevného disku

Pevné disky (pevné disky) se od sebe liší v následujících vlastnostech:

1. kapacita
2. rychlost - doba přístupu k datům, rychlost čtení a zápisu informací.
3. rozhraní (způsob připojení) - typ řadiče, ke kterému má být pevný disk připojen (nejčastěji IDE / EIDE a různé možnosti SCSI).
4. další funkce

1. Kapacita- množství informací, které se vejde na disk (určeno úrovní výrobní technologie).
Dnes je kapacita 500 -2000 a více GB. Místa na pevném disku není nikdy dost.

2. Rychlost práce (výkon) Disk je charakterizován dvěma indikátory: doba přístupu na disk A rychlost čtení/zápisu disku.

Doba přístupu - čas potřebný k přesunutí (umístění) čtecích/zápisových hlav na požadovanou stopu a sektor.
Průměrná charakteristická doba přístupu mezi dvěma náhodně vybranými stopami je přibližně 8-12 ms (milisekundy), rychlejší disky mají čas 5-7 ms.
Doba přechodu na sousední stopu (sousední válec) je menší než 0,5 - 1,5 ms. Otočit se do správného sektoru také nějakou dobu trvá.
Celková doba rotace disku u dnešních pevných disků je 8 - 16 ms, průměrná doba čekání na sektor je 3-8 ms.
Čím kratší je doba přístupu, tím rychleji disk poběží.

Rychlost čtení/zápisu(šířka pásma I/O) nebo rychlost přenosu dat (přenos)- doba přenosu sekvenčních dat závisí nejen na disku, ale také na jeho řadiči, typech sběrnic, rychlosti procesoru. Rychlost pomalých disků je 1,5-3 Mb/s, u rychlých 4-5 Mb/s, u nejnovějších 20 Mb/s.
Pevné disky s rozhraním SCSI podporují rychlost otáčení 10 000 ot./min. a průměrná doba vyhledávání 5 ms, rychlost přenosu dat 40-80 Mb/s.

3.Standardní rozhraní pevného disku - tj. typ řadiče, ke kterému má být pevný disk připojen. Nachází se na základní desce.
Existují tři hlavní rozhraní připojení

1. IDE a jeho různé varianty

IDE (Integrated Disk Electronics) nebo (ATA) Advanced Technology Attachment
Výhody - jednoduchost a nízká cena

Přenosová rychlost: 8,3, 16,7, 33,3, 66,6, 100 Mbps. Jak se data vyvíjejí, rozhraní podporuje rozšiřování seznamu zařízení: pevný disk, superfloppy, magnetooptika,
NML, CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, LS-120, ZIP.

Jsou zavedeny některé prvky paralelizace (gneuing a odpojení / opětovné připojení), kontrola integrity dat během přenosu. Hlavní nevýhodou IDE je malý počet připojených zařízení (ne více než 4), což pro high-end PC zjevně nestačí.
Dnes rozhraní IDE přešla na nové výměnné protokoly Ultra ATA. Výrazně zvyšte svou propustnost
Režim 4 a DMA (Direct Memory Access) Režim 2 umožňuje přenášet data rychlostí 16,6 Mb/s, skutečná rychlost přenosu dat by však byla mnohem nižší.
Standardy Ultra DMA/33 a Ultra DMA/66 vyvinuté v únoru 98. od Quantum mají 3 provozní režimy 0,1,2 a 4, v druhém režimu média podporují
přenosová rychlost 33 Mb/s. (Ultra DMA/33 Mode 2) Této vysoké rychlosti lze dosáhnout pouze výměnou s vyrovnávací pamětí. Aby bylo možné využít
Ultra DMA standardy musí splňovat 2 podmínky:

1. hardwarová podpora na základní desce (čipové sadě) a na straně samotného disku.

2. podporovat režim Ultra DMA, jako ostatní DMA (přímý přístup do paměti s přímým přístupem do paměti).

Vyžaduje speciální ovladač pro různé čipové sady. Obvykle jsou zahrnuty systémová deska, v případě potřeby lze "stáhnout"
z internetu ze stránek výrobce základní deska.

Standard Ultra DMA je zpětně kompatibilní s předchozími pomalejšími ovladači.
Dnešní verze: Ultra DMA/100 (konec roku 2000) a Ultra DMA/133 (2001).

SATA
Nahrazení IDE (ATA) jinou vysokorychlostní sériovou sběrnicí Fireware (IEEE-1394). Použití nové technologie umožní zvýšit přenosovou rychlost na 100 Mb/s,
zvyšuje spolehlivost systému, to vám umožní instalovat zařízení bez zahrnutí PC, což je v rozhraní ATA absolutně nemožné.

SCSI (Small Computer System Interface)- zařízení jsou 2x dražší než běžná, vyžadují speciální ovladač na základní desce.
Používá se pro servery, publikační systémy, CAD. Poskytují vyšší výkon (rychlost až 160Mb/s), širokou škálu připojených úložných zařízení.
Řadič SCSI je nutné zakoupit s příslušnou jednotkou.

Výhoda SCSI oproti IDE – flexibilita a výkon.
Flexibilita spočívá ve velkém počtu připojených zařízení (7-15) au IDE (maximálně 4) delší délce kabelu.
Výkon – vysoká rychlost přenos a schopnost zpracovávat více transakcí současně.

1. Ultra SCSI 2/3 (Fast-20) až 40 Mb/s

2. Další technologie rozhraní SCSI s názvem Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL) umožňuje připojení až 100Mbps, délka kabelu je až 30 metrů. Technologie FC-AL umožňuje provádět "horké" připojení, tzn. na cestách, má další linky pro kontrolu a opravu chyb (technologie je dražší než konvenční SCSI).

4. Další vlastnosti moderních pevných disků

Velké množství modelů pevných disků ztěžuje výběr toho správného.
Kromě požadované kapacity je velmi důležitý i výkon, který je dán především jeho fyzickými vlastnostmi.
Takovými charakteristikami jsou průměrná doba vyhledávání, rychlost otáčení, interní a externí přenosová rychlost, velikost vyrovnávací paměti.

4.1 Průměrná doba vyhledávání.

Pevný disk stráví nějaký čas přesunem magnetické hlavy aktuální pozice do nové, což je potřeba ke čtení další informace.
V každé konkrétní situaci je tato doba jiná, v závislosti na vzdálenosti, kterou musí hlava posunout. Obvykle jsou ve specifikacích uvedeny pouze průměrné hodnoty a algoritmy průměrování používané různými společnostmi se obecně liší, takže přímé srovnání je obtížné.

Například Fujitsu, Western Digital procházejí všemi možnými dvojicemi stop, Maxtor a Quantum používají metodu náhodného přístupu. Získaný výsledek lze dále upravit.

Hodnota doby vyhledávání pro zápis je často o něco vyšší než pro čtení. Někteří výrobci uvádějí ve specifikacích pouze nižší hodnotu (pro čtení). V každém případě je užitečné kromě průměrných hodnot zohlednit i maximální (přes celý disk),
a minimální doba vyhledávání (tj. od stopy ke stopě).

4.2 Rychlost otáčení

Z hlediska rychlosti přístupu k požadovanému fragmentu záznamu rychlost rotace ovlivňuje hodnotu tzv. skrytého času, který je nutný k tomu, aby se disk otočil k magnetické hlavě s požadovaným sektorem.

Průměrná hodnota této doby odpovídá polovině otáčky disku a je 8,33 ms při 3600 otáčkách za minutu, 6,67 ms při 4500 otáčkách za minutu, 5,56 ms při 5400 otáčkách za minutu, 4,17 ms při 7200 otáčkách za minutu.

Hodnota skrytého času je srovnatelná s průměrnou dobou vyhledávání, takže v některých režimech může mít stejný, ne-li větší dopad na výkon.

4.3 Interní přenosová rychlost

Rychlost, jakou jsou data zapisována na disk nebo čtena z disku. Kvůli zónovému záznamu má proměnnou hodnotu - vyšší na vnějších stopách a nižší na vnitřních.
Při práci s dlouhé soubory v mnoha případech tento parametr omezuje přenosovou rychlost.

4.4 Externí přenosová rychlost

- rychlost (špička), s jakou jsou data přenášena přes rozhraní.

Závisí na typu rozhraní a nejčastěji má pevné hodnoty: 8.3; 11,1; 16,7 Mb/s pro Enhanced IDE (PIO Mode2, 3, 4); 33,3 66,6 100 pro Ultra DMA; 5, 10, 20, 40, 80, 160 Mb/s pro synchronní SCSI, Fast SCSI-2, FastWide SCSI-2 Ultra SCSI (16 bitů), resp.

4.5 Přítomnost pevného disku jeho Cache paměti a jeho velikost (disk buffer).

Objem a organizace vyrovnávací paměti (vnitřní vyrovnávací paměti) může výrazně ovlivnit výkon pevného disku. Stejně jako u běžné mezipaměti,
nárůst produktivity po dosažení určitého objemu se prudce zpomaluje.

Velká segmentovaná mezipaměť je důležitá pro vysoce výkonné jednotky SCSI používané v prostředích multitaskingu. Čím více mezipaměti, tím rychlejší je pevný disk (128–256 Kb).

Dopad každého z parametrů na celkový výkon je poměrně obtížné izolovat.

Požadavky na pevný disk

Hlavním požadavkem na disky je, aby spolehlivost provozu byla zaručena dlouhou životností komponentů 5-7 let; dobrá statistika, konkrétně:

• střední doba mezi poruchami není kratší než 500 tisíc hodin (nejvyšší třída je 1 milion hodin nebo více).
• vestavěný systém aktivního sledování stavu diskových uzlů Technologie SMART / Self Monitoring Analysis and Report.

Technika CHYTRÝ. (Technologie analýzy a sestavování vlastního monitorování) je otevřený průmyslový standard vyvinutý najednou společnostmi Compaq, IBM a řadou dalších výrobců pevných disků.

Smysl této technologie spočívá v interní autodiagnostike pevného disku, která umožňuje posoudit jeho aktuální stav a informovat o možných budoucích problémech, které by mohly vést ke ztrátě dat nebo selhání disku.

Stav všech životně důležitých prvků disku je neustále monitorován:
hlavy, pracovní plochy, elektromotor s vřetenem, elektronická jednotka. Pokud je například zjištěno zeslabení signálu, pak se informace přepíše a probíhá další pozorování.
Pokud signál opět zeslábne, pak se data přenesou na jiné místo a tento cluster se umístí jako vadný a nepřístupný a místo něj se zpřístupní jiný cluster z diskové rezervy.

Při práci s pevným diskem byste měli dodržovat teplotní režim, ve kterém disk pracuje. Výrobci zaručují doba provozuschopnosti pevný disk při okolní teplotě v rozsahu od 0 °C do 50 °C, i když v zásadě můžete bez vážných následků změnit hranice nejméně o 10 stupňů v obou směrech.
Při velkých teplotních odchylkách nemusí dojít k vytvoření vzduchové mezery požadované tloušťky, což povede k poškození magnetické vrstvy.

Obecně platí, že výrobci HDD věnují spolehlivosti svých produktů poměrně velkou pozornost.

Hlavním problémem je vnikání cizích částic do disku.

Pro srovnání: částečka tabákového kouře je dvakrát větší než vzdálenost mezi povrchem a hlavou, tloušťka lidského vlasu je 5-10krát větší.
Pro hlavu bude mít setkání s takovými předměty za následek silný úder a v důsledku toho částečné poškození nebo úplné selhání.
Navenek je to patrné jako vzhled velký počet pravidelně uspořádané špatné shluky.

Nebezpečná jsou krátkodobá velká zrychlení (přetížení), ke kterým dochází při otřesech, pádech apod. Například při úderu hlava prudce zasáhne magnetický
vrstvy a způsobí její destrukci v odpovídajícím místě. Nebo se naopak nejprve pohybuje v opačném směru a pak působením pružné síly dopadá na povrch jako pružina.
V důsledku toho se v pouzdře objevují magnetické částice povlaku, které opět mohou poškodit hlavu.

Neměli byste si myslet, že při působení odstředivé síly odletí z disku - magnetické vrstvy
pevně je vtáhne dovnitř. Důsledkem v zásadě není samotný dopad (se ztrátou určitého počtu shluků se dá nějak smířit), ale to, že v tomto případě vznikají částice, které jistě způsobí další poškození disku.

Aby se zabránilo takovým velmi nepříjemným případům, různé firmy se uchylují k nejrůznějším trikům. Kromě pouhého zvýšení mechanické pevnosti diskových komponent se využívá i inteligentní technologie S.M.A.R.T., která hlídá spolehlivost záznamu a bezpečnost dat na médiu (viz výše).

Disk se vlastně vždy nenaformátuje na plnou kapacitu, je tam nějaká rezerva. Je to dáno především tím, že vyrobit nosič je prakticky nemožné
na kterých by byl kvalitní absolutně celý povrch, určitě budou špatné shluky (vadné). Při nízkoúrovňovém formátování disku je jeho elektronika nakonfigurována tak
tak, že obejde tyto neúspěšné oblasti a pro uživatele je zcela neviditelné, že médium má vadu. Pokud jsou však viditelné (například po formátování
nástroj zobrazí jejich číslo jiné než nula), pak je to již velmi špatné.

Pokud záruka nevypršela (a dle mého názoru je nejlepší koupit HDD se zárukou), tak okamžitě vezměte disk prodejci a požadujte výměnu média nebo vrácení peněz.
Prodejce samozřejmě okamžitě začne říkat, že pár špatných sekcí ještě není důvodem k obavám, ale nevěřte mu. Jak již bylo zmíněno, tento pár s největší pravděpodobností způsobí mnohem více dalších a následně je obecně možné úplné selhání pevného disku.

Disk je zvláště citlivý na poškození v provozním stavu, proto byste počítač neměli umisťovat na místo, kde by mohl být vystaven různým otřesům, vibracím a podobně.

Příprava pevného disku na práci

Začněme úplně od začátku. Předpokládejme, že jste zakoupili pevný disk a kabel k němu odděleně od počítače.
(Faktem je, že nákupem sestavený počítač, obdržíte disk připravený k použití).

Pár slov o zacházení s ním. Pevný disk je velmi složitý výrobek obsahující kromě elektroniky i přesnou mechaniku.
Vyžaduje proto opatrné zacházení – otřesy, pády a silné vibrace mohou poškodit jeho mechanickou část. Řídicí deska zpravidla obsahuje mnoho malých prvků a není uzavřena silnými kryty. Z tohoto důvodu byste měli dbát na jeho bezpečnost.
První věc, kterou musíte udělat, když dostanete pevný disk, je přečíst si dokumentaci, která byla s ním dodána – bude jistě obsahovat mnoho užitečných a zajímavých informací. Přitom byste měli věnovat pozornost následujícím bodům:

• přítomnost a možnosti nastavení propojek, které určují nastavení (instalaci) disku, například definování takového parametru, jako je fyzický název disku (mohou být, ale nemusí),
• počet hlav, cylindrů, sektorů na discích, úroveň předkompenzace a také typ disku. Tato data je nutné zadat jako odpověď na výzvu z programu pro nastavení počítače (nastavení).
  Všechny tyto informace budou potřeba při formátování disku a přípravě stroje na práci s ním.
• Pokud PC sám neurčuje parametry vašeho pevného disku, stane se větším problémem instalace disku, ke kterému není dokumentace.
  Na většině pevných disků najdete štítky s názvem výrobce, typem (značkou) zařízení a také tabulkou stop, které se nesmí používat.
  Kromě toho může pohon obsahovat informace o počtu hlav, válců a sektorů a úrovni předkompenzace.

Pro spravedlnost je třeba říci, že často je na disku napsáno pouze jeho jméno. Ale i v tomto případě můžete požadované informace najít buď v adresáři,
nebo telefonicky na zástupce společnosti. Je důležité získat odpovědi na tři otázky:

• Jak by měly být nastaveny propojky, aby bylo možné disk používat jako master/slave?
• kolik válců, hlav, sektorů na stopu, jaká je hodnota předkompenzace?
• Jaký typ disku z ROM BIOS je pro tuto mechaniku nejvhodnější?

S těmito informacemi můžete pokračovat v instalaci pevného disku.

Pro instalace pevného připojíte k počítači, proveďte následující:

1. Úplně zakázat systémová jednotka od zdroje napájení, sejměte kryt.
2. Připojte kabel pevného disku k řadiči základní desky. Pokud nainstalujete druhý disk, můžete použít kabel z prvního, pokud má další konektor, ale musíte si uvědomit, že rychlost různých pevných disků se bude porovnávat pomalu.
3. V případě potřeby přepněte propojky podle metody tvrdý disk.
4. Nainstalujte disk do volné místo a zapojte kabel z ovladače na desce do konektoru pevného disku s červeným proužkem k napájecímu zdroji, napájecímu kabelu.
5. Pevný disk bezpečně upevněte čtyřmi šrouby na obou stranách, kabely umístěte úhledně/šetrně dovnitř počítače tak, aby při zavírání krytu nedošlo k jejich přeříznutí,
6. Zavřete systémový blok.
7. Pokud samotný počítač pevný disk nerozpoznal, změňte konfiguraci počítače pomocí Nastavení, aby počítač věděl, že k němu bylo přidáno nové zařízení.

Výrobci pevných disků

Pevné disky stejné kapacity (ale od různých výrobců) mají obvykle víceméně podobné vlastnosti a rozdíly se projevují především v designu skříně, tvarovém faktoru (jinými slovy rozměrech) a záruční době. Kromě toho je třeba zvláště zmínit to druhé: náklady na informace na moderním pevném disku jsou často mnohonásobně vyšší než jeho vlastní cena.

Pokud váš disk selže, pokus o jeho opravu často znamená pouze vystavení vašich dat dalšímu riziku.
Mnohem rozumnějším způsobem je výměna vadného zařízení za nové.
Lví podíl pevných disků na ruském (nejen) trhu tvoří produkty IBM, Maxtor, Fujitsu, Western Digital (WD), Seagate, Quantum.

jméno výrobce, který tento typ pohonu vyrábí,

Korporace Quantum (www.quantum.com.), založená v roce 1980, je jedním z veteránů na trhu diskových úložišť. Společnost je známá svými inovativními technickými řešeními zaměřenými na zlepšení spolehlivosti a výkonu pevných disků, přístupové doby k disku a rychlosti čtení/zápisu disku, schopnosti informovat o možných budoucích problémech, které by mohly vést ke ztrátě dat nebo selhání disku.

- Jednou z proprietárních technologií Quantum je SPS (Shock Protection System), navržená k ochraně disku před otřesy.

- vestavěný program DPS (Data Protection System) určený k záchraně toho nejdražšího - dat na nich uložených.

Korporace Western Digital (www.wdс.com.) je také jednou z nejstarších společností vyrábějících diskové mechaniky, ve své historii poznala své vzestupy i pády.
Společnost nedávno dokázala zavést do svých pohonů nejnovější technologie. Mezi nimi stojí za zmínku náš vlastní vývoj - technologie Data Lifeguard, která je další vývoj Systémy S.M.A.R.T Snaží se logicky dokončit řetězec.

Podle této technologie je povrch disku pravidelně skenován v době, kdy není systémem využíván. Čte data a kontroluje jejich integritu. Pokud jsou v procesu přístupu k sektoru zaznamenány problémy, jsou data přenesena do jiného sektoru.
Informace o nekvalitních sektorech jsou zaznamenány v interním seznamu defektů, což umožňuje vyhnout se budoucímu zápisu do vadných sektorů.

Firma Seagate (www.seagate.com) na našem trhu velmi známá. Mimochodem, pevné disky této konkrétní společnosti doporučuji, jelikož jsou spolehlivé a odolné.

V roce 1998 se znovu vrátila vydáním série disků Medalist Pro.
s rychlostí otáčení 7200 ot./min., k tomu se používají speciální ložiska. Dříve se tato rychlost používala pouze u jednotek rozhraní SCSI, což zvyšovalo výkon. Stejná řada využívá technologii SeaShield System, která má zlepšit ochranu disku a dat na něm uložených před účinky elektrostatického náboje a otřesů. Zároveň se také snižuje účinek elektromagnetického záření.

Všechny vyrobené disky podporují S.M.A.R.T.
V novém Disky Seagate poskytuje použití vylepšené verze svého systému SeaShield s více funkcemi.
Je příznačné, že společnost Seagate prohlásila nejvyšší odolnost proti nárazu v tomto odvětví z aktualizované řady – 300G v neprovozním stavu.

Firma IBM (www.storage.ibm.com) i když donedávna nebyla významným dodavatelem ruský trh pevné disky, ale rychle si získal dobrou pověst pro své rychlé a spolehlivé pevné disky.

Firma Fujitsu (www.fujitsu.com) je velkým a zkušeným výrobcem diskových mechanik nejen magnetických, ale i optických a magnetooptických.
Pravda, společnost není v žádném případě lídrem na trhu pevných disků s rozhraním IDE: ovládá (podle různých studií) asi 4 % tohoto trhu a její hlavní zájmy leží v oblasti SCSI zařízení.

Terminologický slovník

Protože některé prvky pohonu, které hrají důležitou roli v jeho provozu, jsou často vnímány jako abstraktní pojmy, následuje vysvětlení nejdůležitějších pojmů.

Doba přístupu je doba, kterou pevný disk potřebuje k vyhledání a přenosu dat do nebo z paměti.
Výkon pevných disků je často určen dobou přístupu (načítání).

Cluster (Сluster)- nejmenší jednotka prostoru, se kterou OS pracuje v tabulce umístění souboru. Klastr se obvykle skládá z 2-4-8 nebo více sektorů.
Počet sektorů závisí na typu disku. Hledání klastrů místo jednotlivých sektorů snižuje časem režii OS. Velké clustery poskytují rychlejší výkon
disk, protože počet clusterů je v tomto případě menší, ale místo (prostor) na disku se využívá hůře, protože mnoho souborů může být menších než cluster a zbývající bajty clusteru nejsou využity.

Controller (CU) (Controller)- obvody, obvykle umístěné na rozšiřující desce, které řídí činnost jednotky pevného disku, včetně pohybu hlavy a čtení a zápisu dat.

válec (Сylinder)- Stopy umístěné proti sobě na všech stranách všech disků.

Hlava pohonu- mechanismus, který se pohybuje po povrchu pevného disku a zajišťuje elektromagnetický záznam nebo čtení dat.

Tabulka alokace souborů (FAT)- záznam generovaný OS, který sleduje umístění každého souboru na disku a které sektory se používají a které do nich mohou zapisovat nová data.

Mezera hlavy je vzdálenost mezi hlavou jednotky a povrchem disku.

Interleave- vztah mezi rychlostí otáčení disku a organizací sektorů na disku. Rychlost rotace disku obvykle překračuje schopnost počítače přijímat data z disku. V době, kdy řadič čte data, další sériový sektor již prošel hlavou. Data se tedy na disk zapisují přes jeden nebo dva sektory. Pomocí speciálního softwaru můžete při formátování disku změnit pořadí prokládání.

Logický pohon- určité části pracovní plochy pevného disku, které jsou považovány za samostatné jednotky.
Některé logické jednotky lze použít pro jiné operační systémy, jako je UNIX.

Parkoviště- posunutí hlav mechaniky do určitého bodu a jejich upevnění ve stacionárním stavu přes nepoužívané části disku, aby se minimalizovalo poškození, když se mechanika otřese, když hlavy narazí na povrch disku.

Dělení oddílů– operace rozdělení pevného disku na logické disky. Všechny disky jsou rozděleny na oddíly, i když malé disky mohou mít pouze jeden oddíl.

Disk (talíř)- samotný kovový disk, pokrytý magnetickým materiálem, na který se zapisují data. Jeďte dál pevné disky obvykle má více než jeden disk.

RLL (omezená délka běhu) Schéma kódování používané některými řadiči ke zvýšení počtu sektorů na stopu, aby bylo možné umístit více dat.

Sektor- rozdělení diskových stop, což je hlavní jednotka velikosti používaná jednotkou. Sektory OS mají obvykle 512 bajtů.

Čas určování polohy (čas vyhledávání)- čas potřebný k tomu, aby se hlava přesunula z dráhy, na které je instalována, na jinou požadovanou dráhu.

Track (Track)- soustředné rozdělení disku. Skladby jsou jako skladby na desce. Na rozdíl od stop na desce, které jsou souvislou spirálou, jsou stopy na disku kruhové. Tratě jsou zase rozděleny do shluků a sektorů.

Čas vyhledávání mezi skladbou- čas potřebný pro přechod hlavy pohonu na sousední kolej.

Přenosová rychlost- množství informací přenesených mezi diskem a počítačem za jednotku času. Zahrnuje také čas vyhledávání stopy.

HDD nebo pevný disk je jednou ze součástí osobního počítače. Toto je zařízení, kde jsou uložena téměř všechna data a programy. Princip činnosti pevného disku je založen na jevu zbytkové magnetizace materiálů. Bezprostředním nosičem informace je jedna nebo více desek potažených feromagnetickým materiálem. Nad hladinou se v doslovném slova smyslu vznáší hlava, která magnetizací miliard drobných ploch zaznamenává informace a registrací zbytkového magnetického pole je čte.

Objevil se úplně první pevný disk v roce 1956. Skládal se z 50 kotoučů, které měly průměr 60 cm a otáčely se rychlostí téměř 1,5 tisíce otáček za minutu. Jeho kapacita byla pouhých 5 MB a velikostí připomínala moderní lednici.

V procesu evoluce se hustota informací zapisovaných na disk zvyšovala, tudíž se zvyšovala kapacita a postupně se zmenšovaly rozměry. Nyní je hustota záznamu dat zvýšena asi 60 milionkrát ve srovnání s prvními modely. V tuto chvíli mají pevné disky kapacitu stovek a tisíců GB. Přestože jejich výrobci dosáhli poměrně vysokých technických vlastností, vývoj technologie pokračuje dodnes.

paralelní záznam. Jedna paměťová buňka, nazývaná doména, je tvořena mnoha feromagnetickými atomy, které pokrývají nosné desky. Aby se vyloučil vliv jedné domény na druhou, která se nachází vedle ní, jsou od sebe odděleny speciálními nárazníkovými zónami. To poskytuje nejspolehlivější úložiště zaznamenaných informací, ale znemožňuje neomezeně zmenšovat velikost domény. U technologie paralelního záznamu jsou magnetické částice umístěny tak, že vektor magnetické směrovosti je rovnoběžný s povrchem disku. Odtud název metody. Z technologického hlediska je to nejjednodušší ze všech možné řešení, a proto je technologie relativně nejlevnější a jedna z nejspolehlivějších. Existuje však také omezení, které je nevýhodou metody - maximální hustota je asi 23 Gb / cm2.

kolmý vstup. Vznikla technologie od roku 2005. Zde jsou vektory magnetické směrovosti kolmé k povrchu disku. Magnetická pole sousedních domén jsou tedy nasměrována vzájemně rovnoběžně a prakticky neinteragují. Není potřeba nastavovat vyrovnávací zóny, a proto je možné zvýšit hustotu ukládání dat. Maximální teoretická hustota je 75 Gbit/cm 2 .

Technologie záznamuHAMR, ve skutečnosti je pokračováním kolmice. Rozdíl je v tom, že doména je před zápisem tepelně zpracována. Proto se technologie nazývá „tepelný magnetický záznam“. Přesným ohřevem domény laserovým paprskem je dosaženo velmi vysoké hustoty ukládání dat - až 150 Gbit/cm 2 . Zatím se jedná o slibnou technologii, která je ve fázi testování. Výrobci paměťových médií jsou přesvědčeni, že pokud budou dále vyvíjeny, bude možné dosáhnout obecně neuvěřitelného výkonu – hustoty záznamu 7 Tbit/cm2. Ale to je zatím jen vzdálená teorie, praxí nepotvrzená.

Mimochodem, cokoliv vynikající výkon neměli pevné disky - podléhají takovým problémům, jako je pravděpodobnost ztráty dat. A to ve skutečnosti nezávisí na použité technologii záznamu. Proto bude program pro obnovu souborů oblíbený u uživatelů osobních počítačů po dlouhou dobu.

Pro záznam na HDD se používají metody FM, modifikovaná frekvenční modulace (MFM) a metoda RLL, kdy je každý datový bajt převeden na 16bitový kód.

U metody MFM se hustota záznamu dat ve srovnání s metodou FM zdvojnásobí. U této metody (obrázek 14.2) platí, že pokud je zapisovaný datový bit jedna, pak se předchozí hodinový bit nezapisuje. Pokud je napsáno " 0 "a předchozí bit byl" 1 “, pak se hodinový signál nezaznamenává stejně jako datový bit. Ale když předtím 0 'za trochu stojí' 0 “, je zaznamenán synchronizační signál.

V současné době existují 3 typy záznamů:

Metoda paralelního zápisu

V tuto chvíli se jedná o nejrozšířenější technologii pro záznam informací na HDD. Bity informací jsou zaznamenávány pomocí malé hlavy, která při průchodu po povrchu rotujícího disku magnetizuje miliardy horizontálních diskrétních oblastí – domén. Každá z těchto oblastí je logická nula nebo jedna, v závislosti na magnetizaci. Dnes jsou domény tak malé, že otázka jejich stability je akutní. Další vývoj této technologie je na pochybách, mnozí tuto metodu považují za vyčerpanou. Hustota záznamu při použití této metody je v současnosti 150 Gb/in² (23 Gb/cm²).

Metoda kolmého záznamu

Pro další řešení problému rostoucí hustoty zvažuje mnoho výrobců technologii, která ukládá bity informací ve vertikálních doménách. To umožní použití silnějších magnetických polí a sníží plochu materiálu potřebnou pro záznam 1 bitu. Hustota záznamu experimentálního prototypu je 200 Gb/in² (31 Gb/cm²), v budoucnu se plánuje zvýšení hustoty na 400-500 Gb/in² (60-75 Gb/cm²).

Metoda tepelného magnetického záznamu

V současné době se aktivně rozvíjí metoda tepelného magnetického záznamu (angl. Heat assisted magnetic recording - HAMR). Tato metoda využívá bodové zahřívání disku, které umožňuje hlavě magnetizovat velmi malé oblasti jeho povrchu. Po vychladnutí disku se magnetizace „zafixuje“. Právě tuto metodu použijí společnosti Seagate a IBM k dosažení hustoty 4 Tbps na metr čtvereční. palec (620 Gbps na cm2). To umožní vyrobit 3,5palcový pevný disk s kapacitou 25 TB. Jako značka maximální hustoty je hodnota 100 Tbps na čtvereční. palec (asi 15 TB na cm2), což odpovídá 0,65-Pb (petabajtu) objemu v 3,5palcovém provedení.

Formát pro záznam informací na pevný disk

HDD obvykle používá datové formáty s pevným počtem sektorů na stopu (17, 34 nebo 52) as objemem dat na sektor 512 nebo 1024 bajtů. Sektory jsou označeny magnetickým fixem.

Konkrétní formát dat je určen interní konfigurací softwaru počítače a specifikacemi adaptéru disku. Struktura formátu (obr. 14.3) je podobná struktuře používané v NGMD.

Začátek každého sektoru je označen značkou adresy. Na začátek identifikátoru a datového pole jsou zapsány synchronizační bajty pro synchronizaci schématu alokace dat adaptéru HDD. ID sektoru obsahuje adresu disku v paketu, reprezentovanou kódy cylindru, hlavy a čísla sektoru. Na rozdíl od HDD jsou k identifikátoru na HDD navíc přidány porovnávací a příznakové bajty. Porovnávací bajt představuje pro každý sektor stejné číslo, s jehož pomocí se provádí správné čtení identifikátoru. Příznakový bajt obsahuje příznak - indikátor stavu trati (hlavní nebo náhradní, dobré nebo vadné).

Řídicí bajty jsou zapsány do pole identifikátoru jednou při zápisu identifikátoru sektoru a do datového pole pokaždé, když jsou zapsána nová data. Řídicí bajty na pevném disku jsou určeny nejen k určování, ale také k opravě chyb čtení. Nejčastěji se používají polynomiální opravné kódy; použití specifických kódů závisí na implementaci obvodu adaptéru.

Před použitím pevného disku musí být počáteční formátování- procedura prováděná pod kontrolou speciálního programu, při které se zapisují servisní informace na diskový balíček a kontroluje se vhodnost datových polí.

V poslední době firmy využívají adaptivní formátování. Jeho podstata spočívá ve skutečnosti, že každá instance disku je z výroby individuálně nakonfigurována tak, aby poskytovala nejlepší výkon a spolehlivost. Za tímto účelem je každý pár „hlava-plocha“ smontovaného disku testován, aby se určily výkonnostní charakteristiky, a poté je každá strana magnetického talíře individuálně naformátována (označena do stop a sektorů) tak, aby poskytovala nejlepší výkon při pracovat s touto konkrétní hlavou. V důsledku toho se lineární hustota záznamu na každé straně každého talíře nemusí shodovat se sousední

Pět různých intervalů na pevném disku se používá k synchronizaci elektronických procesů čtení a zápisu a k řízení provozu elektromechanických součástí měniče.

V důsledku počátečního formátování je určeno umístění sektorů a nastavena jejich logická čísla. Protože rychlost otáčení disku je velmi vysoká, pro zajištění minimálního počtu otočení disku při přístupu k po sobě jdoucím sektorům jsou sektory s po sobě jdoucími čísly umístěny N fyzických sektorů od sebe (obr. 14.4).

NA Počet sektorů se nastavuje při formátování disku. Poměry otáčení jsou 6:1, 3:1 a 1:1. Nejnovější modely HDD používají poměr 1:1 a jejich řadiče čtou informace z celé stopy z disku v jedné iteraci a poté je ukládají do vyrovnávací paměti. Na vyžádání z vyrovnávací paměti jsou informace již přenášeny z požadovaných sektorů.

Každá stopa na disku je rozdělena na stejný počet sektorů, takže sektory na stopách, které jsou blíže nule, jsou menší. Zaznamenat takové sektory

používají se magnetická pole větší intenzity ( napsat náhradu). Počet povrchů disku (hlav), počet válců (stop) a bod, ve kterém začíná kompenzace zápisu, jsou parametry k přizpůsobenířadič HDD.

Průměrná doba přístupu k informacím na HDD je

t cf \u003d t n +0,5 / F + t výměna, (14,1)

kde t n je průměrná doba určování polohy; F - rychlost otáčení disku; t výměna - čas výměny. Doba výměny závisí na hardwaru řadiče a typu jeho rozhraní, přítomnosti vestavěné vyrovnávací paměti, algoritmu kódování dat na disku a poměru prokládání.

Komunikace, komunikace, radioelektronika a digitální zařízení

Domény magnetických materiálů používaných při podélném záznamu jsou rovnoběžné s povrchem média. Tento efekt se využívá při záznamu digitálních dat magnetickým polem hlavy, které se mění v souladu s informačním signálem. Pokusy o zvýšení hustoty záznamu povrchu zmenšením velikosti částic zvýší poměr velikosti zóny nejistoty k velikosti užitečné zóny, nikoli ve prospěch druhé, a nakonec nevyhnutelně povedou k tzv. superparamagnetický efekt, když částice přejdou do jedné domény ...

Záznamové technologie magnetické disky

Podélný záznam

První vzorky pevných disků, které se objevily v 70. letech dvacátého století, využívaly technologii podélného záznamu informací. K tomu byl povrch disku, stejně jako povrch magnetické pásky, pokryt vrstvou oxidu chromitého. CrO2 nebo oxid železa, který zajišťuje podélnou magnetizaci záznamové vrstvy. Donucovací síla takového nosiče Hc = 28 kA/m.

Technologie nanášení oxidové vrstvy je poměrně komplikovaná. Nejprve se na povrch rychle rotujícího hliníkového disku nastříká suspenze směsi prášku oxidu železa a roztaveného polymeru. Působením odstředivých sil je rovnoměrně rozložen po povrchu disku od jeho středu k vnějšímu okraji. Po polymeraci roztoku se povrch vyleští a nanese se na něj další vrstva čistého polymeru, který má dostatečnou pevnost a nízký koeficient tření. Poté se disk nakonec vyleští. Pohony tohoto typu mají hnědou nebo žlutou barvu.

Jak je známo, magnetické materiály mají doménovou strukturu; skládají se z oddělených mikroskopických oblastí - domény , uvnitř kterého magnetické momenty všech atomů směřují stejným směrem. V důsledku toho má každá taková doména dostatečně velký celkový magnetický moment. Domény magnetických materiálů používaných při podélném záznamu jsou rovnoběžné s povrchem média. Není-li magnetický materiál ovlivněn vnějším magnetickým polem, je orientace magnetických momentů jednotlivých domén chaotická a libovolný směr stejně pravděpodobný. Pokud je takový materiál umístěn ve vnějším magnetickém poli, pak magnetické momenty domén budou mít tendenci se orientovat ve směru, který se shoduje se směrem vnějšího magnetického pole. Tento efekt se využívá při záznamu digitálních dat magnetickým polem hlavy, které se mění v souladu s informačním signálem.

Minimální prvek (buňka) paměti magnetické záznamové vrstvy schopný uložit jeden bit informace není samostatná doména, ale částice (oblast) sestávající z několika desítek domén (70-100). Pokud se směr celkového magnetického momentu takové částice shoduje se směrem pohybu magnetické hlavy, pak lze její stav přirovnat k logické „0“ dat, pokud jsou směry opačné, k logické „1“ ".

Pokud však sousední oblasti mají opačné směry magnetických momentů, pak domény umístěné na hranici mezi nimi a dotýkající se jako póly se budou navzájem odpuzovat a nakonec změní směry svých magnetických momentů nějakým nepředvídatelným způsobem, aby se staly energeticky stabilnější. pozice.. V důsledku toho se na hranici obou oblastí vytvoří zóna nejistoty, která zmenšuje velikost oblasti, ve které je uložen bit zaznamenané informace, a tím i úroveň užitečného signálu při čtení (obr. 5.6). Hladina hluku je samozřejmě zvýšená.

Pokusy o zvýšení hustoty záznamu povrchu zmenšením velikosti částic zvýší poměr velikosti zóny nejistoty k velikosti užitečné zóny, nikoli ve prospěch užitné zóny, a nakonec nevyhnutelně povedou k tzv. volalsuperparamagnetický efektkdyž částice jdou dostav jedné doménya již nebudou moci zachytit zaznamenané informace, protože sousední domény s opačně orientovanými magnetickými momenty změní svou orientaci okamžitě po odstranění magnetického pole záznamové hlavy. Materiál záznamové vrstvy se rovnoměrně zmagnetizuje v celém objemu.

Díky přítomnosti superparamagnetismu tak technologie podélného záznamu dosáhla v polovině prvního desetiletí XXI století hodnoty hustoty záznamu 120 Gbps 2 , téměř vyčerpal své možnosti a již není schopen zajistit výrazné navýšení kapacity pevných disků. To donutilo vývojáře obrátit se na jiné technologie bez tohoto nedostatku.

Kolmý zápis

Možnost kolmého záznamu je založena na skutečnosti, že v tenkých vrstvách obsahujících kobalt, platinu a některé další látky mají atomy těchto látek tendenci se orientovat tak, že jejich magnetické osy jsou kolmé k povrchu nosiče. Domény vytvořené z takových atomů jsou také umístěny kolmo k nosnému povrchu.

Signál ve čtecí magnetické hlavě vzniká až při protnutí siločar magnetického pole domény, tzn. kde tyto siločáry jsou kolmé k povrchu nosiče. Pro doménu umístěnou rovnoběžně s povrchem nosiče jsou magnetické siločáry kolmé k povrchu pouze na jeho koncích, kde vycházejí na povrch (obr. 5.7, a). Když se hlava pohybuje rovnoběžně s doménou, a tedy rovnoběžně s jejími siločárami, není v ní žádný signál. Snižovat délku domény ve snaze zvýšit hustotu záznamu je možné jen do určitých mezí - dokud se nezačne projevovat superparamagnetický efekt. Pokud jsou domény umístěny kolmo k povrchu nosiče, pak siločáry jejich magnetických polí budou vždy kolmé k povrchu a budou obsahovat informaci (obr. 5.7, b). Vzhledem k délce domény nebudou probíhat žádné „nečinné“ běhy. Stejně tak nebude existovat žádný superparamagnetismus, protože domény s opačnou magnetizací se nebudou navzájem odpuzovat. Je zřejmé, že hustotu záznamu na nosiči s kolmou magnetizací lze získat vyšší.

Disk určený pro kolmý záznam vyžaduje speciální výrobní techniku. Základna desky je pečlivě vyleštěna a poté je na její povrch aplikována vyrovnávací vrstva fosforečnanu niklu vakuovým nanášením NiP asi 10 mikronů, což za prvé snižuje drsnost povrchu a za druhé zvyšuje přilnavost k dalším vrstvám (obr. 5.8).

Dále se nanese vrstva magneticky měkkého materiálu, který umožňuje číst data ze záznamové vrstvy a samotná záznamová vrstva je vyrobena z materiálu s kolmou orientací magnetických domén. Kobalt (Co), platina ( Pt), palladium (Pd ), jejich slitiny mezi sebou as chromem ( Cr ), stejně jako vícevrstvé struktury sestávající z tenkých filmů těchto kovů o tloušťce několika atomů.

Na horní stranu záznamové vrstvy se aplikuje ochranný film vyrobeno ze sklokeramiky, o tloušťce v řádu setin mikronu.

Záznam informací na záznamovou vrstvu s kolmou magnetizací má své vlastní charakteristiky. Pro zajištění přijatelné úrovně signálu a zajištění dobrého odstupu signálu od šumu musí siločáry magnetického pole generované záznamovou hlavou, procházející záznamovou vrstvou, opět blízko k jádru hlavy. K tomu slouží měkká magnetická podvrstva umístěná pod záznamovou (obr. 5.9).

Podle předběžných odhadů specialistů umožní technologie kolmého záznamu dosáhnout hustoty záznamu až 500 Gb/palec. 2 . V tomto případě bude kapacita 3,5palcového disku 2 TB, 2,5 palce - 640 GB, 1 palce - 50 GB. Jde však pouze o předběžné prognózy. Je možné, že horní limit bude na hodnotě 1 Tbps 2 a ještě více. Budoucnost ukáže.

Slibné technologie magnetického záznamu

Technologie kolmého záznamu je v současné době aktivně vyvíjena a stále má daleko k limitním hodnotám hustoty záznamu. Ten okamžik však nakonec přijde. Možná ještě dříve, než se teď zdá. Proto již probíhá výzkum ve směru hledání nových vysoce výkonných technologií magnetického záznamu.

Jednou z takových technologií je termomagnetický záznam.HAMR (teplem podporovaný magnetický záznam), tj. nahrávání s předehřátím média. Tato metoda zajišťuje krátkodobé (1 pikosekundu) ohřev plochy záznamového média zaostřeným laserovým paprskem - stejně jako u magnetooptického záznamu.Rozdíl mezi technologiemi se projevuje ve způsobu čtení informací z disku. U magnetooptických mechanik se informace čte laserovým paprskem pracujícím s nižším výkonem než při záznamu a u termomagnetického záznamu se informace čte magnetickou hlavou stejně jako z klasického pevného disku.Ano, a hustota záznamu je zde plánována mnohem vyšší než u magnetooptických formátů MD, CD-MO nebo DVD-MO - až 10 Tbps 2 . Proto jsou zde potřebné jiné materiály jako záznamové médium. Nyní jsou za takové materiály považovány různé sloučeniny platiny, kobaltu, neodymu, samaria a některých dalších prvků: Fe 14 Nd 2 B, CoPt, FePt, Co 5 Sm atd. Takové materiály jsou velmi drahé - jak kvůli vysokým nákladům na prvky vzácných zemin obsažených v jejich složení, tak kvůli složitosti a vysokým nákladům na technologický proces jejich získávání a nanášení na povrch základny zamýšleného nosiče. . Konstrukce hlavy pro čtení/zápis v technologii HAMR předpokládá se také, že je zcela odlišný od magnetooptického záznamu: laser by měl být umístěn na stejné straně jako magnetická hlava, a nikoli na opačné straně, jako u magnetooptických záznamníků (obr. 5.10). Ohřev se má provádět na teplotu řádově 100 stupňů Celsia a ne 180.

Dalším slibným směrem ve vývoji magnetického záznamu je použití jako záznamové vrstvy materiálů, ve kterých jsou částice uspořádány v jasně strukturovaném doménovém poli ( Bitově vzorovaná média ). S touto strukturou bude každý bit informace uložen pouze v jedné buněčné doméně a ne v poli 70-100 domén (obr. 5.11).

Takový materiál lze buď vytvořit uměle pomocí fotolitografie (obr. 5.12), nebo lze nalézt slitinu s vhodnou samoorganizující se strukturou.

Je nepravděpodobné, že by byla vyvinuta první metoda, protože za účelem získání materiálu, který umožňuje hustotu záznamu alespoň 1 Tbit / palec 2 , velikost jedné částice by měla být maximálně 12,5 nm. Stávající ani litografická technologie plánovaná na příštích 10 let to neposkytuje. I když existují docela důmyslná řešení, která vám umožňují neslevovat z tohoto přístupu.

Hledejte samoorganizující se magnetické materiály (SOMA - Samoobslužné magnetické pole) je velmi slibný směr. Odborníci Seagate již několik let poukazují na vlastnosti slitiny FePt odpařené v hexanovém rozpouštědle. Výsledný materiál má dokonale rovnoměrnou buněčnou strukturu. Velikost jedné buňky je 2,4 nm. Vzhledem k tomu, že každá doména má vysokou stabilitu, můžeme mluvit o přijatelné hustotě záznamu na úrovni 40-50 Tbps 2 ! Zdá se, že toto je konečný limit pro záznam na magnetická média.

S

Zóny nejistoty

Rýže. 5.6. Zóny nejistoty vznikající při podélném záznamu

Existuje signál

Bez signálu

Rýže. 5.7. Média s paralelním (a)

a kolmou (b) magnetizaci

Spodní vrstva z měkkého magnetického materiálu

Základna disku (Al)

Vyrovnávací vrstva ( NiP)

Záznamová vrstva s kolmou magnetizací

ochranná vrstva

Rýže. 5.8. Struktura pevného disku s kolmice

magnetizace

Tvrdá magnetická záznamová vrstva

Měkká magnetická podvrstva

Rýže. 5.9. Záznam na materiál s kolmicí

magnetizace

záznamový sloup

Vratná tyč pólu

Rýže. 5.10. magneto-optická hlava POŠKODIT

Rýže. 5.11. Mikrostruktura BPM: 1 - oblast odpovídající jednomu bitu informace při běžném záznamu; 2 - pole, jehož hranice se shodují s hranicemi domén; 3 - doména, která je schopna uložit jeden bit dat

Rýže. 5.12. Záznamová vrstva získaná pomocí fotolitografie

1.6 Technologie pro zápis dat na pevné disky

Princip fungování pevných disků je podobný jako u magnetofonu. Pracovní plocha disku se vůči čtecí hlavě pohybuje (například ve formě induktoru s mezerou v magnetickém obvodu). Při přivedení střídavého elektrického proudu (při záznamu) na hlavovou cívku výsledné střídavé magnetické pole z hlavové mezery ovlivňuje feromagnet povrchu disku a mění směr vektoru doménové magnetizace v závislosti na síle signálu. Při čtení vede pohyb domén v blízkosti hlavové mezery ke změně magnetického toku v magnetickém obvodu hlavy, což vede ke vzniku střídavého elektrický signál v cívce vlivem elektromagnetické indukce.

V poslední době se ke čtení využívá magnetorezistivního efektu a magnetorezistivní hlavy se používají v discích. U nich vede změna magnetického pole ke změně odporu v závislosti na změně síly magnetického pole. Takové hlavy umožňují zvýšit pravděpodobnost spolehlivosti čtení informací (zejména při vysokých hustotách záznamu informací).

Metoda paralelního záznamu.

V tuto chvíli se stále jedná o nejrozšířenější technologii pro záznam informací na pevný disk. Bity informací jsou zaznamenávány pomocí malé hlavy, která při průchodu po povrchu rotujícího disku magnetizuje miliardy horizontálních diskrétních oblastí – domén. Každá z těchto oblastí je logická nula nebo jedna, v závislosti na magnetizaci.

Maximální dosažitelná hustota záznamu při použití této metody je asi 23 Gb/cm². V současné době je tato metoda postupně nahrazována metodou kolmého záznamu.

Metoda kolmého záznamu

Metoda kolmého záznamu je technika, ve které jsou bity informací uloženy ve vertikálních doménách. To vám umožní používat silnější magnetická pole a zmenšit plochu materiálu potřebnou k záznamu 1 bitu. Hustota záznamu moderních vzorků je 15-23 Gb / cm², v budoucnu se plánuje zvýšení hustoty na 60-75 Gb / cm².

Pevné disky s kolmým záznamem jsou na trhu od roku 2005.

Metoda tepelného magnetického záznamu

Metoda termálního magnetického záznamu (angl. Heat-assisted magnetic recording, HAMR) je v současnosti nejperspektivnější ze stávajících, nyní se aktivně rozvíjí. Tato metoda využívá bodové zahřívání disku, které umožňuje hlavě magnetizovat velmi malé oblasti jeho povrchu. Po vychladnutí disku se magnetizace "zafixuje". Železnice tohoto typu ještě nebyly uvedeny na trh (stav 2009), existují pouze experimentální vzorky, ale jejich hustota již přesahuje 150 Gbit / cm². Vývoj HAMR technologií probíhá již poměrně dlouho, přesto se odborníci v odhadech maximální hustoty záznamu liší. Hitachi tedy požaduje limit 2,3-3,1 Tb/cm² a zástupci Seagate Technology navrhují, že budou schopni zvýšit hustotu záznamu HAMR médií až na 7,75 Tb/cm². Široké přijetí této technologie by se mělo očekávat po roce 2010.

1.7 Umístění dat na pevný disk

To, že je konfigurace disku nastavena na počet válců, hlav a sektorů na stopě, ví snad každý už od začátku éry PC. Přestože před pár lety bylo povinné specifikovat všechny tyto možnosti disku v programu SETUP, dnes už tomu tak není. Přísně vzato, ty parametry disku, které vidíte v sekci SETUP Standard CMOS Setup, zpravidla nemají nic společného se skutečnými parametry disku a můžete si všimnout, že se tyto parametry mění v závislosti na typu převodu geometrie disku - Normální, LBA a Large. Normální - geometrie podle dokumentace výrobce na disku a neumožňuje DOSu vidět více než 504 Mb (1 Mb - 1048576 bajtů). LBA - Logical Block Address - toto nastavení umožňuje zobrazit DOS disky až do 4 Gb. Large je používán operačním systémem, jako je Unix. Parametry nastavené v SETUP jsou převedeny na skutečné pomocí logiky správy pevného disku. Mnoho moderních OS pracovat s diskem přes LBA, obejít BIOS.

Existuje několik způsobů, jak fyzicky uložit data na pevný disk. Způsob zobrazení dat na disku můžete určit pouze pomocí různých programů pro stanovení výkonu disku (benchmark). High-end součástí Winbench 98/99 tvrdý test disku, kde se vyhodnocují 2 parametry, které v současné době nejsou dostatečně abstraktní - rychlost přenosu dat a přístupová doba a kontroluje se, pro které úlohy a pro které nejvíce oblíbené programy aktivně pracuje s diskem, disk je nejvhodnější.

Obrázek 1.1 - Vertikální zobrazení rozložení dat na pevném disku

Běžné pevné disky používají „vertikální“ displej. Data se zapisují nejprve na jeden válec shora dolů, poté se hlavy přesunou na jiný válec a tak dále.

Obrázek 1.2 - Horizontální zobrazení rozložení dat na pevném disku

Při „horizontálním“ mapování se nejprve data zapisují postupně od válce k válci na povrch jednoho disku a poté také na povrch další disk atd. Tato metoda je vhodnější pro záznam kontinuálního vysokorychlostního datového toku, například při záznamu živého videa.

Kombinovaný režim zobrazení využívající „vertikální“ i „horizontální“ režim.

Při testování takovýchto disků je jasné, že čím dále od počátečních válců, tím horší jsou parametry disku. To je způsobeno tím, že na vnějších stopách je umístěno více sektorů a čtení/zápis je rychlejší.

Můžete to snadno ověřit spuštěním Winbench 97/98/99, nejprve výběrem jednotky C pro test jednotky a poté poslední logický pohon(nejlépe disk s kapacitou alespoň 2,5 Gb). Rozdíl v hodnocení výkonu disku u modelu WD AC32500 byl 15 %.

Ve skutečnosti je disk rozdělen na zóny, z nichž každá obvykle obsahuje 20 až 30 válců se stejným počtem sektorů. Tyto zóny se také nazývají „zářezy“.

Čím vyšší hustota záznamu na disku, tím vyšší rychlost čtení z něj bude. Proto byste při hodnocení parametrů disku měli pečlivě sledovat rychlost interního přenosu dat. Rychlost interního přenosu dat je přímo úměrná hustotě disku a rychlosti vřetena. Vzhledem k tomu, že je poměrně obtížné zvýšit rychlost otáčení disku - dochází ke spotřebě energie, nárůstu hluku, problémům s odvodem tepla, nejoptimálnějším způsobem zvýšení výkonu je zvýšení hustoty záznamu na disk. To je důvod, proč moderní pevný disk s 5400 otáčkami za minutu snadno předčí 7200otáčkový pevný disk z doby před dvěma lety. Všichni výrobci pevných disků se zabývají především problémem zvýšení hustoty záznamu. Za stejných podmínek, ze dvou disků stejné kapacity bude disk s menším počtem disků pracovat rychleji, tzn. s vyšší hustotou záznamu.

Určitý limit, na předním panelu počítačové skříně se tvoří vířivé turbulentní proudění, které vytváří charakteristický hluk (připomíná syčení vysavače, ale mnohem tišší). 2. Ovládání chlazení počítačové systémy 2.1 Vzduchové chlazení počítačových systémů Ventilátory slouží k dopravě vzduchu v chladicích systémech. 2.1.1 Zařízení ventilátoru Ventilátor se skládá z...

8. Jaké programy mohu použít k opravě problémů a chyb nalezených Sandrou? Část 3. Autonomní a integrované testování fungování a diagnostiky SVT, APS a APC Některá dosti inteligentní počítačová zařízení, jako jsou tiskárny, plotry, mohou mít offline testovací režimy. Test offline tiskárny tedy běží bez...

Změny Dále bude navržena a zvážena varianta vylepšení chladicího systému motoru ZMZ-406 uvažovaná v tomto příspěvku pro vozy GAZ 2705, 3221 GAZEL. Popis cílů a prvků finalizace chladicího systému motoru ZMZ-406 je uveden níže, bod po bodu. Hlavní prvky systému a provozní režimy jsou znázorněny na Obr. 20…24. 1. Místo ventilátoru a hydraulického čerpadla s...

Zavést rozpočtový systém poradenské skupiny Voronov a Maksimov. Článek o problémech výběru rozpočtového systému je v projektu "MANAGEMENT 3000". Rozpočtový stroj Pokud se rozhodnete zautomatizovat firemní rozpočtový systém, budete okamžitě čelit otázkám: co si vybrat, kolik zaplatit, jak implementovat. Zkusit! O ČEM TO JE V "Kapitálu" na stranách 44, 45 jsme si řekli...