Pevný disk, co to je? Co je to pevný disk a jak funguje? Výhody a nevýhody HDD versus SSD. Specifikace pevného disku

Mnozí z vás vědí, že všechny informace v počítači, prezentované ve formě souborů a složek, jsou uloženy na pevném disku. A tady, co je pevný disk a k čemu je určena, málokdo správně odpoví. Pro lidi, kteří jsou daleko od programování, je velmi obtížné si představit, jak lze informace uložit na nějaký kus železa. Nejedná se o krabičku nebo papír, na který lze zapsat právě tyto informace a schovat je do krabičky. Ano, pevný disk není krabice s písmenem.

Pevný disk (HDD, HMDD-z angličtiny hard (magnetický) disková jednotka) je magnetické paměťové médium. V počítačovém slangu se tomu říká „Winchester“. Je určen k ukládání informací ve formě fotografií, obrázků, dopisů, knih. různé formáty, hudba, filmy atd. Navenek toto zařízení vůbec nevypadá jako disk. Spíše to vypadá jako malá obdélníková železná krabice.

Vnitřní organizace pevný disk vypadá jako starý gramofon.

Uvnitř této kovové schránky jsou na stejné ose umístěné kruhové hliníkové nebo skleněné kotoučové desky, po kterých se pohybuje čtecí hlava. Na rozdíl od přehrávače se hlava pevného disku během provozu nedotýká povrchu ploten.

Pro pohodlí je pevný disk rozdělen do několika sekcí. Toto rozdělení je podmíněné. To se provádí pomocí operačního systému resp speciální programy. Nové sekce jsou tzv logické disky. Jsou jim přiřazena písmena C, D, E nebo F. Obvykle se instaluje na jednotku C a soubory a složky se ukládají na jiné jednotky, aby vaše soubory a složky neutrpěly v případě pádu systému.

Podívejte se na video o tom, co je pevný disk:

Klíčové vlastnosti pevných disků

Form Factor je šířka pevného disku v palcích. Standardní velikost Pro stolní počítač 3,5 palce a pro notebooky 2,5 palce;
Rozhraní- V moderní počítače slouží ke spojení s matkou SATA deska různé verze. SATA, SATA II, SATA III. Starší počítače používají rozhraní IDE.
Kapacita- toto je maximální množství informací, které může pevný disk uložit, měřeno v gigabajtech;
Rychlost vřetena je počet otáček vřetena za minutu. Čím vyšší je rychlost otáčení disku, tím lépe. Pro operační systémy musí být nainstalovány disky s rychlostí 7 200 otáček za minutu nebo vyšší a pro ukládání souborů můžete nainstalovat disky s nižší rychlostí.
MTBF je průměrný čas doba provozuschopnosti vypočítané výrobcem. Čím větší, tím lepší;
Čas náhodného přístupu je průměrná hodnota času potřebného pro umístění hlavy na libovolnou část dlahy. Hodnota není konstantní.
odolnost vůči nárazu je schopnost pevného disku odolávat změnám tlaku a otřesům.
Úrověn hluku, které kotouč během provozu vydává, se měří v decibelech. Čím menší, tím lepší.

Nyní již existují jednotky SSD ( SSD disk PROTI jednoduchý překlad — SSD disk), které nemají vřeteno ani vložky. Jedná se o úložné zařízení založené na paměťových čipech.

Tento článek se bude zabývat pouze tím pevné disky x (HDD), tedy o médiích na magnetických discích. O SSD bude další článek.

Co je to pevný disk

Tradičně se podívejme na definici pevného disku na Wikipedii:
Pevný disk (šroub, pevný disk, pevný disk, HDD, HDD, HMDD) je úložiště s libovolným přístupem založené na principu magnetického záznamu.
Používá se v naprosté většině počítačů, stejně jako samostatně připojených úložných zařízeních zálohy data, jako úložiště souborů atd.
Pojďme na to trochu přijít. Líbí se mi termín „pevný disk“. Těchto pět slov vyjadřuje celou pointu. HDD je zařízení, jehož účel dlouho ukládat do něj zapsaná data. HDD jsou založeny na pevných (hliníkových) discích se speciální povrchovou úpravou, na které se zapisují informace pomocí speciálních hlav.
Nebudu podrobně zvažovat samotný proces nahrávání - ve skutečnosti je to fyzika posledních ročníků školy a jsem si jistý, že se do toho nechcete ponořit a článek o tom vůbec není.
Věnujme pozornost i slovnímu spojení: „náhodný přístup“, což zhruba znamená, že my (počítač) můžeme kdykoli číst informace z kteréhokoli úseku železnice.
Je důležité, aby paměť HDD nebyla volatilní, to znamená, že nezáleží na tom, zda je napájení připojeno nebo ne, informace zaznamenané na zařízení nikam nezmizí. Tento důležitý rozdíl permanentní paměť počítače, z dočasné (RAM).
Při pohledu na pevný disk počítače v reálném životě neuvidíte žádné disky ani hlavy, protože to vše je skryto v uzavřeném krytu (hermetické zóně). Externě pevný disk vypadá takto.
Myslím, že chápete, co je HDD. Pokračuj.

Proč počítač potřebuje pevný disk?

Zvažte, co je to HDD v počítači, tedy jakou roli hraje v PC. Je jasné, že ukládá data, ale jak a co. Zde zdůrazňujeme následující funkce HDD:
- úložiště OS, uživatelského softwaru a jejich nastavení;
- Ukládání uživatelských souborů: hudba, video, obrázky, dokumenty atd.;
- Využití části místa na pevném disku k ukládání dat, která se nevejdou do paměti RAM (stránkovací soubor), nebo k ukládání obsahu paměti RAM při používání režimu spánku;
- Jak vidíte, pevný disk počítače není jen skládka fotografií, hudby a videí. Ukládá celý operační systém a navíc pevný disk pomáhá vyrovnat se s vytížením paměti RAM, přičemž přebírá některé jeho funkce.

Z čeho je pevný disk vyroben?

Částečně jsme zmínili komponenty pevného disku, nyní se tomu budeme věnovat podrobněji. Takže hlavní součásti HDD:
- Kryt - chrání mechanismy pevného disku před prachem a vlhkostí. Zpravidla je vzduchotěsný, aby se dovnitř nedostala stejná vlhkost a prach;
- Kotouče (placky) - destičky z určité kovové slitiny, oboustranně potažené, na kterých jsou zaznamenány údaje. Počet talířů se může lišit - od jednoho (v rozpočtových možnostech) po několik;
- Motor - na jehož vřetenu jsou upevněny palačinky;
- Blok hlav - konstrukce z pák (vahadel) spojených mezi sebou a hlav. Část pevného disku, která na něj čte a zapisuje informace. Na jednu palačinku se používá dvojice hlav, protože její horní i spodní část fungují;
- Polohovací zařízení (aktor) - mechanismus, který pohání blok hlav. Skládá se z dvojice permanentních neodymových magnetů a cívky umístěné na konci hlavní jednotky;
- Ovladač - elektronický mikroobvod vedoucí práce HDD;
- Parkovací zóna - místo uvnitř pevného disku vedle disků nebo na jejich vnitřku, kde jsou hlavy spuštěny (zaparkovány) v době nečinnosti, aby nedošlo k poškození pracovní plochy palačinek.
To je tak nekomplikované zařízení tvrdé disk. Vznikl před mnoha lety a dlouho na něm nebyly provedeny žádné zásadní změny. A jedeme dál.

Jak funguje pevný disk

Po přivedení energie na HDD se motor, na jehož vřetenu jsou palačinky upevněny, začne točit. Po dosažení rychlosti, při které se v blízkosti povrchu kotoučů vytváří konstantní proud vzduchu, se hlavy začnou pohybovat.
Tato sekvence (nejprve se roztočí kotouče a poté začnou pracovat hlavy) je nezbytná k tomu, aby se hlavy vznášely nad deskami kvůli výslednému proudění vzduchu. Ano, nikdy se nedotýkají povrchu disků, jinak by se disk okamžitě poškodil. Vzdálenost od povrchu magnetických ploten k hlavám je však tak malá (~10 nm), že ji pouhým okem nevidíte.
Po spuštění se nejprve zobrazí servisní informace o stav tvrdého disk a další potřebné informace o něm, umístěné na tzv. nulté stopě. Teprve poté začíná práce s daty.
Informace na pevném disku počítače se zaznamenávají na stopy, které jsou zase rozděleny do sektorů (taková pizza nakrájená na kousky). Pro zápis souborů je několik sektorů sloučeno do clusteru, což je nejmenší místo, kam lze soubor zapsat.
Kromě takového "horizontálního" rozdělení disku existuje ještě podmíněné "vertikální". Protože jsou všechny hlavy kombinované, jsou vždy umístěny nad stejným číslem stopy, každá na svém vlastním disku. Tedy během Práce s HDD hlavy jako by kreslily válec.
Zatímco HDD pracuje, ve skutečnosti provádí dva příkazy: čtení a zápis. Když je potřeba provést příkaz zápisu, vypočítá se oblast na disku, kde bude proveden, poté se umístí hlavy a vlastně se příkaz provede. Výsledek se pak zkontroluje. Kromě zápisu dat přímo na disk končí informace také v jeho mezipaměti.
Pokud řadič obdrží příkaz ke čtení, nejprve zkontroluje přítomnost požadovaných informací v mezipaměti. Pokud tam není, znovu se vypočítají souřadnice pro umístění hlavic, poté se hlavice umístí a přečtou data.
Po dokončení práce, když zmizí napájení pevného disku, jsou hlavy automaticky zaparkovány v parkovací zóně.
Takto obecně funguje pevný disk počítače. Ve skutečnosti je vše mnohem složitější, ale běžného uživatele, s největší pravděpodobností takové detaily nejsou potřeba, takže tuto sekci dokončíme a pokračujeme.

Druhy pevné disky a jejich výrobci

Dnes jsou na trhu vlastně tři hlavní výrobci pevných disků: Western Digital (WD), Toshiba, Seagate. Plně pokrývají poptávku po zařízeních všech typů a požadavků. Zbytek firem buď zkrachoval, nebo je převzal někdo z hlavní trojky, případně se přeprofilovaly.
Pokud mluvíme o typech HDD, lze je rozdělit takto:

1. Pro notebooky - hlavním parametrem je velikost zařízení 2,5 palce. To umožňuje jejich kompaktní umístění do pouzdra na notebook;
2. Pro PC - v tomto případě je také možné použít 2,5″ pevné disky, ale zpravidla se používají 3,5 palce;
3. Externí pevné disky - zařízení, která jsou samostatně připojena k PC / notebooku, nejčastěji fungující jako úložiště souborů.
Existuje také speciální typ pevných disků - pro servery. Jsou totožné s běžnými PC, ale mohou se lišit v rozhraních pro připojení a vyšším výkonu.

Všechna ostatní rozdělení HDD na typy vycházejí z jejich vlastností, proto je budeme uvažovat.

Tuhé vlastnosti disky

Takže hlavní vlastnosti pevného disku počítače:

Velikost je měřítkem maximálního množství dat, které se vejde na disk. První věc, na kterou se obvykle dívají Výběr HDD. Toto číslo může dosáhnout 10 TB, i když 500 GB - 1 TB se častěji volí pro domácí PC;
- Form factor - velikost pevného disku. Nejběžnější jsou 3,5 a 2,5 palce. Jak bylo uvedeno výše, 2,5″ se ve většině případů instalují do notebooků. Používají se také v externí HDD. 3,5″ je nainstalován na PC a na serveru. Tvarový faktor také ovlivňuje objem, protože větší disk vejde se více dat;
- Otáčky vřetena - jakou rychlostí rotují palačinky. Nejběžnější jsou 4200, 5400, 7200 a 10000 ot./min. Tato vlastnost přímo ovlivňuje výkon a také cenu zařízení. Čím vyšší je rychlost, tím větší jsou obě hodnoty;
- Rozhraní - způsob (typ konektoru) připojení HDD do počítače. Nejoblíbenějším rozhraním pro interní pevné disky je dnes SATA (starší počítače používaly IDE). Externí pevné disky se obvykle připojují přes USB nebo FireWire. Kromě těch uvedených existují další rozhraní jako SCSI, SAS;
- Velikost vyrovnávací paměti (mezipaměť) - typ rychlá paměť(podle typu paměti RAM) nainstalované na řadiči pevného disku, určené pro dočasné ukládání dat, ke kterým se nejčastěji přistupuje. Velikost vyrovnávací paměti může být 16, 32 nebo 64 MB;
- Doba náhodného přístupu - doba, po kterou je zaručeno, že HDD bude zapisovat nebo číst z jakékoli části disku. Kolísá od 3 do 15 ms;

Kromě výše uvedených charakteristik můžete také najít ukazatele, jako jsou:

Rychlost přenosu dat;
- Počet I/O operací za sekundu;
- Úrověn hluku;
- spolehlivost;
- Odolnost proti nárazům atd.;
Na úkor vlastností HDD, toť vše.

Během spouštění počítače je uložena sada firmwaru čip BIOS, kontroluje zařízení. Pokud je vše v pořádku, předá řízení zavaděči operačního systému. Poté se načte OS a začnete počítač používat. Kde byl zároveň uložen operační systém před zapnutím počítače? Jak zůstala vaše esej, kterou jste psal celou noc, nedotčená po vypnutí počítače? Znovu, kde je uložen?

Dobře, možná jsem zašel příliš daleko a všichni dobře víte, že počítačová data jsou uložena na pevném disku. Přesto ne každý ví, co to je a jak to funguje, a protože jste tady, usuzujeme, že bychom to rádi věděli. No, pojďme to zjistit!

Co je to pevný disk

Tradičně se podívejme na definici pevného disku na Wikipedii:

HDD (šroub, pevný disk, pevný disk, HDD, HDD, HMDD) je úložiště s náhodným přístupem založené na principu magnetického záznamu.

Používají se v naprosté většině počítačů, ale i samostatně připojených zařízení pro ukládání záložních kopií dat, jako úložiště souborů atp.

Pojďme na to trochu přijít. Líbí se mi termín pevný disk ". Těchto pět slov vyjadřuje celou pointu. HDD je zařízení, jehož účelem je ukládat na něj zaznamenaná data po dlouhou dobu. HDD jsou založeny na pevných (hliníkových) discích se speciální povrchovou úpravou, na které se zapisují informace pomocí speciálních hlav.

Nebudu podrobně zvažovat samotný proces nahrávání - ve skutečnosti je to fyzika posledních ročníků školy a jsem si jistý, že se do toho nechcete ponořit a článek o tom vůbec není.

Všimněte si také věty: náhodný přístup ” což, zhruba řečeno, znamená, že my (počítač) můžeme kdykoliv přečíst informace z kteréhokoli úseku železnice.

Je důležité, aby paměť HDD nebyla volatilní, to znamená, že nezáleží na tom, zda je napájení připojeno nebo ne, informace zaznamenané na zařízení nikam nezmizí. To je důležitý rozdíl mezi trvalou pamětí počítače a dočasnou ().

Při pohledu na pevný disk počítače v reálném životě neuvidíte žádné disky ani hlavy, protože to vše je skryto v uzavřeném krytu (hermetické zóně). Externě pevný disk vypadá takto:

Proč počítač potřebuje pevný disk?

Zvažte, co je to HDD v počítači, tedy jakou roli hraje v PC. Je jasné, že ukládá data, ale jak a co. Zde zdůrazňujeme následující funkce HDD:

Ukládání OS, uživatelského softwaru a jejich nastavení;
Ukládání uživatelských souborů: hudba, video, obrázky, dokumenty atd.;
Využití části místa na pevném disku k ukládání dat, která se nevejdou do paměti RAM (stránkovací soubor), nebo ukládání obsahu paměti RAM při používání režimu spánku;

Jak vidíte, pevný disk počítače není jen skládka fotek, hudby a videí. Ukládá celý operační systém a navíc pevný disk pomáhá vyrovnat se s vytížením paměti RAM, přičemž přebírá některé jeho funkce.

Z čeho je pevný disk vyroben?

Částečně jsme zmínili komponenty pevného disku, nyní se tomu budeme věnovat podrobněji. Takže hlavní součásti HDD:

Rám Chrání mechanismy pevného disku před prachem a vlhkostí. Zpravidla je vzduchotěsný, aby se dovnitř nedostala stejná vlhkost a prach;
Disky (palačinky) - destičky z určité kovové slitiny, oboustranně potažené, na kterých jsou zaznamenány údaje. Počet talířů se může lišit - od jednoho (v rozpočtových možnostech) po několik;
Motor - na jehož vřetenu jsou upevněny palačinky;
Blok hlavy - provedení vzájemně propojených pák (vahadel) a hlavic. Část pevného disku, která na něj čte a zapisuje informace. Na jednu palačinku se používá dvojice hlav, protože její horní i spodní část fungují;
Polohovací zařízení (akční člen ) - mechanismus, který pohání blok hlav. Skládá se z dvojice permanentních neodymových magnetů a cívky umístěné na konci hlavní jednotky;
Ovladač - elektronický mikroobvod, který řídí provoz HDD;
parkovací zóna - místo uvnitř pevného disku vedle disků nebo na jejich vnitřku, kde jsou hlavy v době odstávky spuštěny (zaparkovány), aby nedošlo k poškození pracovní plochy palačinek.

Takové jednoduché zařízení s pevným diskem. Vznikl před mnoha lety a dlouho na něm nebyly provedeny žádné zásadní změny. A jedeme dál.

Jak funguje pevný disk

Tato sekvence (nejprve se roztočí kotouče a poté začnou pracovat hlavy) je nezbytná k tomu, aby se hlavy vznášely nad deskami kvůli výslednému proudění vzduchu. Ano, nikdy se nedotýkají povrchu disků, jinak by se disk okamžitě poškodil. Vzdálenost od povrchu magnetických ploten k hlavám je však tak malá (~10 nm), že ji pouhým okem nevidíte.

Po spuštění se nejprve načtou servisní informace o stavu pevného disku a další potřebné informace o něm umístěné na tzv. nulté stopě. Teprve poté začíná práce s daty.

Informace na pevném disku počítače se zaznamenávají na stopy, které jsou zase rozděleny do sektorů (taková pizza nakrájená na kousky). Pro zápis souborů je několik sektorů sloučeno do clusteru, což je nejmenší místo, kam lze soubor zapsat.

Kromě takového "horizontálního" rozdělení disku existuje ještě podmíněné "vertikální". Protože jsou všechny hlavy kombinované, jsou vždy umístěny nad stejným číslem stopy, každá na svém vlastním disku. Takže během provozu HDD hlavy, jak to bylo, kreslí válec:

Zatímco HDD pracuje, ve skutečnosti provádí dva příkazy: čtení a zápis. Když je potřeba provést příkaz zápisu, vypočítá se oblast na disku, kde bude proveden, poté se umístí hlavy a vlastně se příkaz provede. Výsledek se pak zkontroluje. Kromě zápisu dat přímo na disk končí informace také v jeho mezipaměti.

Pokud řadič obdrží příkaz ke čtení, nejprve zkontroluje přítomnost požadovaných informací v mezipaměti. Pokud tam není, znovu se vypočítají souřadnice pro umístění hlavic, poté se hlavice umístí a přečtou data.

Po dokončení práce, když zmizí napájení pevného disku, jsou hlavy automaticky zaparkovány v parkovací zóně.

Takto obecně funguje pevný disk počítače. Ve skutečnosti je vše mnohem složitější, ale průměrný uživatel s největší pravděpodobností takové podrobnosti nepotřebuje, takže tuto část dokončíme a pokračujeme.

Typy pevných disků a jejich výrobci

Pokud mluvíme o typech HDD, lze je rozdělit takto:

U notebooků je hlavním parametrem velikost zařízení 2,5 palce. To umožňuje jejich kompaktní umístění do pouzdra na notebook;
Pro PC - v tomto případě je také možné použít 2,5″ pevné disky, ale zpravidla se používají 3,5 palce;
Externí pevné disky jsou zařízení, která jsou samostatně připojena k PC / notebooku, nejčastěji slouží jako úložiště souborů.

Existuje také speciální typ pevných disků - pro servery. Jsou totožné s běžnými PC, ale mohou se lišit v rozhraních pro připojení a vyšším výkonu.

Všechna ostatní rozdělení HDD na typy vycházejí z jejich vlastností, proto je budeme uvažovat.

Specifikace pevného disku

Takže hlavní vlastnosti pevného disku počítače:

Hlasitost - ukazatel maximálního možného množství dat, které lze na disk pojmout. První věc, na kterou se obvykle dívají při výběru HDD. Toto číslo může dosáhnout 10 TB, i když 500 GB - 1 TB se častěji volí pro domácí PC;
Form Factor - velikost pevného disku. Nejběžnější jsou 3,5 a 2,5 palce. Jak bylo uvedeno výše, 2,5″ se ve většině případů instalují do notebooků. Používají se také v externích HDD. 3,5″ je nainstalován na PC a na serveru. Formát také ovlivňuje objem, protože na větší disk se vejde více dat;
Rychlost vřetena - Jak rychle se palačinky otáčejí? Nejběžnější jsou 4200, 5400, 7200 a 10000 ot./min. Tato vlastnost přímo ovlivňuje výkon a také cenu zařízení. Čím vyšší je rychlost, tím větší jsou obě hodnoty;
Rozhraní - způsob (typ konektoru) připojení HDD k počítači. Nejoblíbenějším rozhraním pro interní pevné disky je dnes SATA (starší počítače používaly IDE). Externí pevné disky se obvykle připojují přes USB nebo FireWire. Kromě těch uvedených existují další rozhraní jako SCSI, SAS;
Objem vyrovnávací paměti (cache memory) - typ rychlé paměti (podle typu RAM) instalované na řadiči HDD, určená pro dočasné ukládání dat, ke kterým se nejčastěji přistupuje. Velikost vyrovnávací paměti může být 16, 32 nebo 64 MB;
Čas náhodného přístupu - doba, po kterou je zaručeno, že HDD bude zapisovat nebo číst z jakékoli části disku. Kolísá od 3 do 15 ms;

Kromě výše uvedených charakteristik lze nalézt i ukazatele jako např.

Pevné disky určené k ukládání souborů, instalaci operačního systému a programů. Liší se objemem a rychlostí, na kterých závisí jejich cena, a také množstvím dat a výkonem PC.

Volitelné typy a vlastnosti

Než si koupíte pevný disk v internetovém obchodě, rozhodněte se pro jeho typ podle způsobu instalace:

interiér;
externí.

Výměna dat mezi vestavěným zařízením a počítačem je rychlejší a její cena je obvykle nižší než u externího. Externí verze se instaluje snadněji: stačí zařízení připojit kabelem k příslušnému portu na PC skříni. Pořídit si takový model je rozumnější, pokud uživatel musí často přenášet velké množství dat z jednoho počítače do druhého.

Než se obrátíte na obchod s počítači, musíte se také rozhodnout, jaký typ zařízení lze zařadit do jedné ze 3 skupin:

HDD - verze s magnetickými deskami;
SDD - disky SSD;
hybrid (SSHD) - kombinace prvních dvou možností.

Je vhodné koupit HDD, pokud potřebujete hodně paměti, ale rychlost práce nemá velký význam. Polovodičové modely mají menší kapacitu, ale jsou mnohem rychlejší. Ceny za SSD pevné disky online i offline jsou mnohem vyšší než klasické. Hybridní verze pojmou velké množství dat, jsou rychlejší než klasické, ale pomalejší než SSD.

Internetový obchod Ulmart Vám nabízí širokou škálu produktů od předních výrobců. Prodej pevných disků je realizován se slevami v aktuálních akcích. Provádíme dodávky v Moskvě a kdekoli v Rusku.

Dobrý den, přátelé! Co je to pevný disk nebo HDD? Pevný disk je pevný disk. Zkráceně jako HDD nebo pevný (magnetický) disk – HDD nebo MHDD. První pevný disk vydalo IBM v roce 1956, měl rozměry asi jeden metr krychlový a byl schopen uložit až 3,5 MB informací (viz obrázek vlevo z Wikipedie). Zahrnovalo 50 magnetické disky průměr 610 mm. Povrch disků byl pokryt čistým železem, což umožnilo magnetizovat řezy a ukládat data. Tento pevný disk váží 971 kg a byl součástí první výroby Počítač IBM 305 RAMAC. Technologie se dále vyvíjela a dosáhla toho, co vidíte ve svých stolních počítačích a noteboocích. Pevný disk se také nazývá pevný disk, pevný disk nebo zkráceně šroub. Název Winchester pochází ze 70. let. V té době IBM vydala nový počítač s modernějšími pevný disk, který se skládal ze dvou skříněk, z nichž každá si zapamatovala až 30 MB informací. Byla nakreslena analogie s puškou Winchester, která používala náboj 30-30. Asi po tomhle pevné disky, s největší pravděpodobností navždy (alespoň mezi rusky mluvící populací), jméno bylo opraveno - pevný disk nebo zkráceno - šroub.

Moderní pevný disk se skládá z:

sbor
blok elektroniky
polohovací jednotka pohonu
bloky s magnetickými deskami

Zvažme každý podrobněji

Rám. Je to jako karoserie auta. Všechno na něm spočívá. Hlavním úkolem je zajistit potřebnou tuhost a těsnost. Tuhost je nezbytná pro ochranu disku před vnějším poškozením. Těsnost - aby se zabránilo vniknutí cizích částic na disk. Pouzdro je vyrobeno z teplovodivé slitiny, protože při provozu zařízení vzniká teplo a musí být nějakým způsobem odváděno. Můžete si přečíst více o chlazení HDD. Pro vyrovnání tlaků vně a uvnitř pouzdra je vyrobeno malé okénko s pružnou kovovou deskou.

Blok elektroniky

Skládá se z:

blok rozhraní
buffer nebo cache
řídicí blok

Blok rozhraní je zodpovědný za připojení pevného disku k počítači. ROM je paměťové zařízení pouze pro čtení, které ukládá servisní informace a firmware disku. Buffer – mezipaměť podobná RAM. Jsou v něm umístěny často používané informace, které zvyšují výkon HDD. Rychlost čtení z mezipaměti se blíží maximu pro diskové rozhraní. Na tento moment nejčastější SATA rozhraní III s maximem propustnost rychlostí 6 Gbps. Za chod celého zařízení je zodpovědná řídící jednotka. Sleduje rychlost otáčení bloku s magnetickými deskami a polohu bloku s akčními členy.

Skládá se z aktuátoru (zařízení pro zápis a čtení informací), držáku (na kterém to celé funguje) a pohonu. Pohon přijímá příkazy, kde má číst a kam zapisovat informace z řídicí jednotky. (Obrázek níže je převzat z http://www.3dnews.ru/editorial/640707)

Blok s paměťovými deskami. Skládá se z pohonu, kotoučů nebo desek a separátorů. Ty slouží k nastavení určité vzdálenosti mezi deskami. Disky s oddělovači jsou namontovány na jednotce. Ten udržuje konstantní rychlost otáčení.

2. Jak funguje pevný disk?

Když je počítač zapnutý, řídicí jednotka napájí pohon s magnetické disky a čeká, dokud nedosáhne zadané rychlosti. Jakmile k tomu dojde, počítač obdrží signál, že HDD je připraven. Následuje žádost o informace. Do hry vstupuje polohovací blok, který nastavuje požadovanou polohu akčního členu. Data se čtou a vstupují do jednotky rozhraní a odtud do RAM.

V minulosti se akční členy dotýkaly magnetických disků. Se zvýšením rychlosti posledně jmenovaného byla vyžadována jiná technologie. V tomto případě se aktuátor vznášel nad magnetickým povrchem a dotkl se disku v určitém místě. Technologie šla dále, rychlost otáčení desek se zvýšila a blok s akčními členy se začal parkovat mimo desky. To znamená, že akční členy jsou vedle desek až do požadovanou rychlost rotace magnetických disků.

Díky vysoká rychlost rotace disků vytváří proud vzduchu, který zvedá hlavu pohonu nad povrch. Stejný proud vzduchu vyfukuje prachové částice z povrchu na speciální filtr v pouzdře. V pouzdře je také adsorbent pro odstranění zbytků vlhkosti.

U moderních pevných disků vzdálenost mezi čtecí hlavou a povrchem magnetické platiny< 10 нм. Благодаря тому, что считывающие головки никогда не касаются магнитных пластин отсутствует трение и продлевается срок жизни HDD.

Každý magnetický plátek je rozdělen do kruhových drah o šířce asi 60 nm. Ty jsou zase rozděleny do shluků. Typicky má cluster 4 KB. Každý bit informace představuje pad na stopě, který může být magnetizován -1 nebo ne -0. Tyto stránky se také nazývají domény. Čím menší je velikost této oblasti, tím více informací se na trať vejde a tím prostornější bude pevný disk. Na počátku vývoje se používal longitudinální záznam. Místo se nacházelo podél cesty. V budoucnu byla tato technologie nahrazena kolmým záznamem, což umožnilo zvýšit hustotu dat a tím i kapacitu HDD.

Sada drah ve stejné vzdálenosti od středu otáčení motoru se nazývá válec.

Než pevné disky překročily hranici 500 MB kapacity, stačil systém určování polohy CHS (cylindr-hlava-sektor cylindr-hlava-sektor). S nárůstem objemu byl v roce 1994 přijat lineární polohovací systém LBA (linear block addressing). V případě CHS byl pevný disk pro operační systémy transparentní.S použitím lineárního adresování systém přistupuje k požadovanému tvrdý disk a již řídící jednotka HDD chápe, kde se tento sektor fyzicky nachází.

Polohovací blok pohonu. Poháněno elektromagnetickým motorem. Ten se skládá ze statoru a cívky. Stator se skládá z jednoho nebo dvou trvalých, silných neodymových magnetů. Přesné umístění držáku s hlavami nastává přivedením napětí o určité síle na cívku (obrázek je převzat z http://www.3dnews.ru/editorial/640707)

Rychlost polohování hlavy a následně i doba přístupu k informacím závisí na síle magnetů. Ta se u pevných disků pohybuje od 3 do 12 ms. Čím kratší čas, tím rychlejší a dražší pevný disk. WD má tři řady pevných disků: zelený, modrý a černý. Zelený využívá jeden neodymový magnet a otáčky vřetena 5400 ot./min. Díky tomu je dosaženo spíše skromného výkonu, ale slušné účinnosti a nízké spotřeby energie. Modré kotouče používají stejný magnet a rychlost otáčení stoupá na 7200 ot./min. Z hlediska rychlostních charakteristik zaujímá mezipolohu mezi zeleným a černým HDD. Černé používají dva magnety a rychlost 7200 ot./min. To umožňuje dosáhnout maximální výkon. Otáčky můžete ještě zvýšit zvýšením rychlosti otáčení motoru s magnetickými deskami na 10 000 nebo 15 000 ot./min. Tyto disky mají minimální dobu přístupu k informacím a používají se hlavně na serverech. SSD s rychlostí přístupu< 1 мс пока остаются вне конкуренции.

Pevné disky produkují během provozu dva typy hluku. Z rychle rotujících magnetických disků a z narážení do bloku s hlavami na omezovači. K tomu druhému dochází, když se blok s hlavami vrátí do parkovací polohy. Aby se tento dopad snížil, výrobci dávají gumové podložky, ale někdy to nepomůže, zejména u svižných pohonů. Existují dva způsoby, jak snížit hluk HDD. První je vyrobit držáky tlumící nárazy do PC skříně. Můžete si o tom přečíst více. Druhým způsobem je využití technologie AAM, o které jsem psal podrobněji.

3. Výroba a výrobci pevných disků

Na začátku bylo asi 70 výrobců HDD. Díky konkurenci zbývají už jen tři. Jsou to Toshiba, Seagate a WD. Na níže uvedeném diagramu můžete vidět, ve kterých letech k převzetí došlo.

Výroba. Ve strojírně jsou sochory řezány z hliníkového ingotu válcového tvaru. Poté se dají prázdná místa požadovaný tvar případně i na soustruzích. Po obrobku jdou do leštírny, kde se povrchy vyleští na požadovanou úroveň. Poté proběhne kontrola a obrobky putují do magnetické lakovny. Pak je tu opět kontrola. Pak přijde montáž tvrdá disk a nízkoúrovňové formátování. V tomto procesu jsou magnetické destičky rozděleny do stop a kontrolovány na rozbité nebo nečitelné sektory. Ty jsou okamžitě označeny, aby se vyloučil záznam informací v nich. Každá stopa má určitou rezervu sektorů. Právě z této rezervy se vyměňují vadné sekce zjištěné za provozu.

Samostatně je třeba říci o výrobě hlav pro čtení a zápis informací. U moderních pevných disků se každý aktuátor skládá ze dvou hlav, jedné pro čtení a druhé pro zápis. Náročnost výroby hlav je srovnatelná s náročností výroby procesorů, využívá se i fotolitografie. Uspořádání hlavy je obchodní tajemství.

Závěr

V článku jsme se dotkli trochu historie tím, že jsme poskytli obrázek prvního pevného disku vydaného v roce 1956. Říkali možná příčina pojmenování magnetických pevných disků krátkým slovem - šroub. Poté jsme zkoumali složení pevného disku, co se skrývá uvnitř jeho pouzdra. Snažili jsme se věnovat každému bloku zvlášť. Považováno tvrdá práce disk. Nakonec jsme se zabývali výrobci a samotnou výrobou HDD. Doufám, že jste se mnou pokročili v tématu HDD.