خواندن و نوشتن اطلاعات از هارد دیسک. هارد دیسک (ذخیره ی مغناطیسی، هارد دیسک، هارد دیسک)

کامپیوتر جزء ضروری جامعه بشری است. تصاویر، صداها، اعداد، کلمات را پردازش می کند. خوشبختانه، تمام اطلاعات را می توان ذخیره کرد تا در هنگام خاموش شدن رایانه از بین نرود.

وظیفه هارد دیسکدر داخل کامپیوتر - برای ذخیره و صدور اطلاعات بسیار سریع. هارد دیسک یک اختراع بسیار شگفت انگیز در صنعت کامپیوتر است. این می تواند مقدار نجومی اطلاعات را ذخیره کند. این دستگاه مینیاتوری با استفاده از قوانین فیزیک حجم تقریبا نامحدودی از اطلاعات را ثبت می کند.

اگر به طور تصادفی هارد دیسک را فرمت کنید، بازیابی اطلاعات از آن امکان پذیر خواهد بود، اما طولانی و گران خواهد بود.

هارد دیسک چگونه کار می کند؟

برای درک - شما باید بشکنید. هارد دیسک از پنج بخش اصلی تشکیل شده است:

اگر بخواهیم سال ها از این دستگاه استفاده کنیم، لازم است از دیسک محافظت کنیم. چه آسیبی می تواند داشته باشد؟ آسیب دیسک یک استعاره نیست. در چنین لایه های نازکی، وزن سر برابر با وزن 747 هواپیما و وزن 747 هواپیما با وزن صد هزار مسافری که با سرعت 100 کیلومتر در ساعت پرواز می کنند، قابل مقایسه است. انحراف به کسری از میلی متر و بس...

هنگامی که راکر شروع به خواندن اطلاعات می کند، نیروی اصطکاک چه نقش مهمی ایفا می کند و تا 60 بار در ثانیه حرکت می کند. موتور راکر به این دلیل نامرئی است سیستم الکترومغناطیسیبر روی تعامل دو نیروی طبیعت - الکتریسیته و مغناطیس کار می کند. این فعل و انفعال باعث می شود راکر به سرعت نور شتاب دهد.

قبل از اینکه در مورد کامپوننت ها صحبت کنیم، اکنون اجازه دهید در مورد ذخیره سازی داده ها صحبت کنیم. داده ها در مسیرهای باریک روی سطح دیسک ذخیره می شوند. بیش از 200000 از این آهنگ ها در حین تولید بر روی دیسک ایجاد می شوند. هر آهنگ به بخش هایی تقسیم می شود. نقشه مسیر و بخش به هد این امکان را می دهد که تعیین کند کجا اطلاعات را بنویسد یا کجا بخواند. سطح دیسک صاف و براق است، اما با بررسی دقیق تر، ساختار پیچیده تر است. فیلم فری مغناطیسی روی سطح تمام اطلاعات ثبت شده را به خاطر می آورد. سر یک ناحیه میکروسکوپی روی فیلم را با تنظیم گشتاور مغناطیسی چنین سلولی بر روی یکی از حالت‌های "0" یا "1" مغناطیسی می‌کند، که هر صفر و یک بیت نامیده می‌شود. مقدار بیت مربوط به جهت مثبت یا منفی میدان مغناطیسی است و نیازی به نگرانی در مورد ایمنی داده ها نیست، زیرا یک عکس با کیفیت خوب حدود 29 میلیون از این سلول ها را اشغال می کند و در 12 بخش مختلف پراکنده شده است. به نظر می رسد قابل توجه است، اما در واقعیت، چنین مقدار باورنکردنی بیت، سطح بسیار کوچکی را در سطح دیسک اشغال می کند. هر سانتی متر مربع از سطح شامل 31 میلیارد بیت است. منظور من از حافظه همین است.

یک هارد دیسک اطلاعات را با سرعت هایی که تصورش سخت است، ضبط و خروجی می کند. با استفاده از قوانین مغناطیس، فیلم نازک می تواند بسیاری از دایره المعارف های مختلف یا صدها هزار عکس را به راحتی حفظ کند. هارد دیسک در واقع یک دستگاه بسیار کوچک است که هر اطلاعاتی را در بیت های کوچک ثبت می کند. این شاهکار مهندسی، مرزهای فیزیک هوشمند را ذره ذره جابجا می کند.

با سلام خدمت همه خوانندگان وبلاگ. بسیاری از مردم به این سوال علاقه مند هستند - هارد دیسک کامپیوتر چگونه کار می کند. بنابراین، تصمیم گرفتم مقاله امروز را به این موضوع اختصاص دهم.

یک هارد دیسک کامپیوتر (HDD یا هارد دیسک) برای ذخیره اطلاعات پس از خاموش شدن کامپیوتر مورد نیاز است، بر خلاف RAM () - که اطلاعات را تا زمانی که برق خاموش شود (تا زمانی که کامپیوتر خاموش نشود) ذخیره می کند.

هارد دیسک را به درستی می توان یک اثر هنری واقعی، فقط مهندسی نامید. بله بله دقیقا. درونش خیلی پیچیده است همه چیز مرتب شده است. در حال حاضر هارد دیسک محبوب ترین وسیله برای ذخیره سازی اطلاعات در سرتاسر جهان است که با دستگاه هایی مانند: فلش مموری (فلش مموری)، SSD برابری می کند. بسیاری از مردم در مورد پیچیدگی دستگاه هارد دیسک شنیده اند و تعجب می کنند که چگونه این همه اطلاعات در آن قرار داده شده است و بنابراین دوست دارند بدانند هارد دیسک کامپیوتر چگونه چیده شده است یا از چه چیزی تشکیل شده است. امروز چنین فرصتی وجود خواهد داشت).

هارد دیسک از پنج قسمت اصلی تشکیل شده است. و اولین آنها - مدار مجتمع ، که کار دیسک را با کامپیوتر هماهنگ می کند و تمام فرآیندها را مدیریت می کند.

قسمت دوم موتور الکتریکی است(اسپیندل)، باعث می شود دیسک با سرعت تقریبی 7200 دور در دقیقه بچرخد و مدار مجتمع سرعت چرخش را ثابت نگه می دارد.

و حالا سومی مهمترین قسمت راکر است، که هم می تواند اطلاعات بنویسد و هم بخواند. انتهای راکر معمولاً به گونه ای تقسیم می شود که بتوانید همزمان با چندین دیسک کار کنید. با این حال، سر راکر هرگز با دیسک ها تماس پیدا نمی کند. بین سطح دیسک و سر یک شکاف وجود دارد، اندازه این شکاف حدود پنج هزار برابر کوچکتر از ضخامت موی انسان است!

اما بیایید همچنان ببینیم اگر شکاف ناپدید شود و سر راکر با سطح دیسک چرخان تماس پیدا کند چه اتفاقی می‌افتد. ما هنوز از مدرسه به یاد داریم که F = m * a (قانون دوم نیوتن، به نظر من)، که از آن نتیجه می شود که یک جسم با جرم کوچک و شتاب عظیم به طور باورنکردنی سنگین می شود. با توجه به سرعت عظیم چرخش خود دیسک، وزن سر راکر بسیار بسیار قابل توجه می شود. طبیعتا آسیب دیسک در این مورد اجتناب ناپذیر است. به هر حال، این چیزی است که برای دیسک اتفاق افتاد که در آن این شکاف به دلایلی ناپدید شد:

نقش نیروی اصطکاک نیز مهم است، به عنوان مثال. عدم وجود تقریباً کامل آن، زمانی که راکر شروع به خواندن اطلاعات می کند، در حالی که تا 60 بار در ثانیه جابجا می شود. اما صبر کنید، اینجا موتوری که راکر را حرکت می دهد، آن هم با چنین سرعتی، کجاست؟ در واقع، قابل مشاهده نیست، زیرا یک سیستم الکترومغناطیسی است که بر روی برهمکنش 2 نیروی طبیعت کار می کند: الکتریسیته و مغناطیس. چنین فعل و انفعالی به معنای واقعی کلمه اجازه می دهد تا راکر را به سرعت نور شتاب دهد.

قسمت چهارم- خود هارد دیسک ، جایی است که اطلاعات از آن نوشته و خوانده می شود ، اتفاقاً ممکن است چندین مورد از آنها وجود داشته باشد.

خب، قسمت پنجم و آخر طراحی هارد، البته، موردی است که تمام اجزای دیگر در آن نصب شده اند. مواد استفاده شده به شرح زیر است: تقریباً تمام بدنه از پلاستیک ساخته شده است، اما پوشش بالایی همیشه فلزی است. مسکن مونتاژ شده اغلب به عنوان "منطقه مهار" نامیده می شود. این عقیده وجود دارد که در داخل محوطه مهار هوا وجود ندارد، یا بهتر است بگوییم که در آنجا خلاء وجود دارد. این عقیده بر این واقعیت استوار است که در چنین سرعت چرخش دیسک بالا، حتی یک ذره گرد و غبار که داخل آن می رود می تواند کارهای بد زیادی انجام دهد. و این تقریباً درست است، با این تفاوت که در آنجا خلاء وجود ندارد - اما هوای تصفیه شده، خشک شده یا گاز خنثی وجود دارد - مثلاً نیتروژن. اگرچه در نسخه های قبلی امکان پذیر است دیسکهای سخت، به جای تمیز کردن هوا - به سادگی پمپ شد.

ما در مورد اجزاء صحبت کردیم، یعنی. هارد دیسک از چه چیزی ساخته شده است. حالا بیایید در مورد ذخیره سازی اطلاعات صحبت کنیم.

اطلاعات در هارد کامپیوتر چگونه و به چه شکل ذخیره می شود

داده ها در مسیرهای باریک روی سطح دیسک ذخیره می شوند. در طول تولید، بیش از 200000 آهنگ از این قبیل روی دیسک اعمال می شود. هر یک از مسیرها به بخش هایی تقسیم می شوند.

نقشه های ردیابی و بخش به شما امکان می دهد تعیین کنید کجا بنویسید یا کجا اطلاعات را بخوانید. باز هم تمام اطلاعات مربوط به بخش ها و تراک ها در حافظه یک مدار مجتمع قرار می گیرد که بر خلاف سایر اجزای هارد دیسک داخل کیس نیست، بلکه در خارج و معمولاً از پایین قرار دارد.

سطح خود دیسک صاف و براق است، اما این فقط در نگاه اول است. در بررسی دقیق تر، ساختار سطح پیچیده تر است. واقعیت این است که دیسک از یک آلیاژ فلزی با لایه فرومغناطیسی ساخته شده است. این لایه همه کارها را انجام می دهد. لایه فرومغناطیسی تمام اطلاعات را به خاطر می آورد، چگونه؟ بسیار ساده. سر راکر یک ناحیه میکروسکوپی روی فیلم (لایه فرومغناطیسی) را مغناطیسی می کند و گشتاور مغناطیسی چنین سلولی را روی یکی از حالات قرار می دهد: o یا 1. هر صفر و یک بیت نامیده می شوند. بنابراین، هر اطلاعاتی که روی هارد دیسک ثبت می شود، در واقع یک توالی مشخص و تعداد معینی از صفر و یک است. به عنوان مثال، یک عکس با کیفیت خوب حدود 29 میلیون از این سلول ها را اشغال می کند و در 12 بخش مختلف پراکنده است. بله، چشمگیر به نظر می رسد، اما در واقعیت - چنین تعداد زیادی بیت، منطقه بسیار کوچکی را در سطح دیسک اشغال می کند. هر سانتی متر مربع از سطح هارد دیسک حاوی چندین ده میلیارد بیت است.

نحوه کار یک هارد دیسک

ما به تازگی بررسی کرده ایم دستگاه سختدیسک، هر یک از اجزای آن به طور جداگانه. اکنون من پیشنهاد می کنم همه چیز را به یک سیستم خاص مرتبط کنیم، که به لطف آن، اصل عملکرد دیسک سخت روشن خواهد بود.

بنابراین، نحوه کار یک هارد دیسکبعدی: وقتی هارد دیسک راه اندازی می شود یعنی یا روی آن نوشته می شود یا اطلاعاتی از آن خوانده می شود یا از آن موتور الکتریکی (اسپیندل) شروع به شتاب گرفتن می کند و از آنجایی که هارد دیسک ها ثابت هستند. بر روی خود اسپیندل، به ترتیب، آنها همراه با آن نیز شروع به چرخش می کنند. و تا زمانی که سرعت دیسک (ها) به حدی برسد که یک بالشتک هوا بین سر راکر و دیسک ایجاد شود، راکر در یک "منطقه پارک" ویژه قرار دارد تا آسیبی نبیند. در اینجا به نظر می رسد.

به محض اینکه سرعت به حد مطلوب رسید، سروو درایو (موتور الکترومغناطیسی) راکر را به حرکت در می‌آورد که از قبل در محلی قرار دارد که می‌خواهید اطلاعات بنویسید یا بخوانید. این فقط توسط یک مدار مجتمع که تمام حرکات راکر را کنترل می کند تسهیل می شود.

یک عقیده رایج، نوعی افسانه وجود دارد که در مواقعی که دیسک "بیکار" است، یعنی. هیچ عملیات خواندن/نوشتن با آن به طور موقت انجام نمی شود، هارد دیسک های داخل چرخش متوقف می شوند. این واقعا یک افسانه است، زیرا در واقع، هارد دیسک های داخل کیس به طور مداوم می چرخند، حتی زمانی که هارد دیسک در داخل کیس است. حالت ذخیره انرژیو چیزی روی آن نوشته نشده است.

خوب، در اینجا ما با شما دستگاه هارد دیسک کامپیوتر را با تمام جزئیات بررسی کرده ایم. البته، در چارچوب یک مقاله، نمی توان در مورد همه چیز مربوط به هارد دیسک گفت. به عنوان مثال، در این مقاله در مورد آن گفته نشده است - این یک موضوع بزرگ است، تصمیم گرفتم یک مقاله جداگانه در مورد آن بنویسم.

من یک ویدیوی جالب در مورد نحوه عملکرد یک هارد دیسک در حالت های مختلف پیدا کردم

با تشکر از توجه شما، اگر هنوز در به روز رسانی های این سایت مشترک نشده اید - به شدت توصیه می کنم این کار را انجام دهید تا مطالب جالب و مفید را از دست ندهید. شما را در صفحات وبلاگ می بینیم!

اصل کار یک هارد دیسک بسیار ساده است. یک هارد دیسک معمولی از چندین جزء اصلی تشکیل شده است، مانند:

• بدنه آلیاژی مقاوم در برابر ضربه،
• صفحات با پوشش مغناطیسی،
• بلوک سر با دستگاهی برای موقعیت یابی،
• واحد الکترونیک و
• درایو الکتریکی

بسیاری از کاربران معتقدند که هارد دیسک ها مهر و موم شده اند. با این حال، این مورد نیست - در داخل آن لازم است فشار ثابت با نوسانات دما حفظ شود. در این راستا هارد دیسک مجهز به فیلتری است که ذرات با قطر تا چند میکرومتر را به دام می اندازد.

واحد الکترونیک شامل حافظه مخصوص به خود و چندین واحد فرعی است که مسئول آن هستند پردازش دیجیتالسیگنال، کنترل و کار با رابط. عملکرد خود هارد دیسک به شدت شبیه ساختار ضبط صوت است. سطح کار دیسک با سرعت مشخصی نسبت به سر خواندن حرکت می کند. در طی مراحل نوشتن یا خواندن، سرها در بالای سطح دیسک روی یک بالشتک هوا شناور می شوند. اگر ذره ای گرد و غبار به شکاف بین دیسک و هد برود، سرها می توانند به سطح برخورد کنند، دیسک را خراب کنند و حتی بسوزند.

یک دیسک مغناطیسی را می توان نه تنها از فلز، بلکه از شیشه نیز درست کرد، همانطور که در مدل های IBM وجود داشت. روی سطح دیسک یک لایه مغناطیسی قرار دارد که به عنوان پایه ای برای ثبت اطلاعات عمل می کند. بیت‌های اطلاعات با استفاده از یک هد ضبط می‌شوند که با عبور از سطح یک دیسک در حال چرخش، میلیاردها ناحیه گسسته افقی - حوزه‌ها را مغناطیسی می‌کند. هر یک از این مناطق بسته به مغناطش، صفر یا یک منطقی هستند.

در ابتدا سطح پنکیک کاملا خالی است، یعنی حوزه های مغناطیسی به هیچ وجه جهت گیری ندارند. برای جهت دهی بلوک سرهای مغناطیسی، علائم ویژه ای روی دیسک مغناطیسی اعمال می شود - علائم سروو. این توسط بلوک "بومی" سرهای مغناطیسی انجام می شود که به نوبه خود کنترل می شود دستگاه خارجی. پس از پارتیشن بندی، هارد دیسک خود قادر به خواندن اطلاعات و نوشتن روی سطح است. با حجم زیاد هارد، چندین دیسک مغناطیسی در آن تعبیه شده است که روی موتور اسپیندل ثابت شده و مجموعه ای از پنکیک ها را تشکیل می دهند.

مشخصات

رابط- در حالت کلی، محل یا روش اتصال / تماس / اتصال را تعیین می کند. این اصطلاح در زمینه های مختلف علم و فناوری به کار می رود. درایوهای مدرن می توانند از رابط های SATA، IDE، USB، IEEE 1394 و غیره استفاده کنند.

اندازه فیزیکی(فاکتور فرم) - اندازه هارد نصب شده. درایوهای رایانه های شخصی و سرورها 3.5 اینچ هستند. هارد دیسک های 2.5 اینچی بیشتر در لپ تاپ ها استفاده می شود. سایزهای رایج دیگر 1.8"، 1.3" و 0.85" هستند.

سرعت اسپیندلتعداد دور دوک در دقیقه است. زمان دسترسی و سرعت انتقال داده تا حد زیادی به این پارامتر بستگی دارد. در حال حاضر هارد دیسک ها با سرعت چرخش استاندارد زیر تولید می شوند: 4200، 5400 و 7200 (لپ تاپ)، 7200 و 10000 (کامپیوترهای شخصی)، 10000 و 15000 دور در دقیقه (سرورها و ایستگاه های کاری با کارایی بالا).

زمان دسترسی تصادفی- پارامتر نوعی ارزیابی از سرعت هارد دیسک. که در زبان انگلیسییک آنالوگ از زمان دسترسی تصادفی استفاده می شود. میانگین زمان دسترسی برای مدل های مدرن بین 3 تا 15 میلی ثانیه است. هر چه مقدار کمتر باشد بهتر است. به عنوان یک قاعده، دیسک های سرور حداقل زمان را دارند.

بازار HDD

داستان

نام

برای عبارتی مثل هارد دیسکزبان شناسان درایو (HDD) از یک نام دیگر استفاده می کنند، اصطلاحی که زبان شناسان برای یک نام جدید از قبل برای یک پدیده موجود ابداع کرده اند تا آن را از چیز جدیدتر، در این مورد فلاپی دیسک، متمایز کنند. و در اینجا یک وضعیت عجیب وجود دارد: هیچ فلاپی دیسکی وجود ندارد، نیازی به تشخیص فلاپی دیسک از دیسک سخت نیست، اما نام تکراری باقی می ماند، اما اکنون برای تشخیص HDD از درایوهای حالت جامد خدمت می کند. حالت جامددرایو / دیسک (SSD)، که به طور کلی دیسک نیستند.

ضبط صوت های عظیم

موفقیت دیسک ها به نظر نوعی حادثه است. در یک وسیله مکانیکی که جزء لاینفک سیستم های الکترونیکی شده است، زمان حرکت هدها با کمیت های کاملا متفاوت با سرعت فرآیندهای الکترونیکی اندازه گیری می شود. عدم هماهنگی در اتحاد بین الکترونیک و مکانیک مدت ها پیش، در دهه 50، زمانی که اولین دیسک ها ایجاد شد، مورد توجه قرار گرفت. اما پس از آن هیچ جایگزینی برای مکانیک وجود نداشت ، زیرا فناوری های نیمه هادی فقط اولین گام های خود را برداشته بودند ، برای رسیدن به هدف لازم بود عمداً به ازدواج نابرابر رفت ، اما معلوم شد که بیش از موفقیت آمیز بود. هدف، دسترسی مستقیم به حجم بزرگ (با آن استانداردها) داده بود، که تا زمانی که داده ها در یک جریان یا از نوار یا از کارت های پانچ خوانده می شدند، غیرممکن باقی می ماند. داده های خوانده شده از رسانه را می توان یا در رم کوچک قرار داد، یا داده ها را تعویض کرد و از درام پمپ کرد. برخی از سیستم‌عامل‌ها ابزارهایی برای خواندن فایل‌ها از روی نوار داشتند، اما این روند بسیار کند بود.

در مراحل اولیه توسعه سیستم های کامپیوتری، هارد دیسک های معمولی فقط مدل های آزمایشی بودند. کامپیوترها مانند ضبط صوت های بزرگ بودند. در اصل، ضبط و خواندن اطلاعات به هیچ وجه با یک ضبط کاست معمولی تفاوتی نداشت - داده ها به صورت خطی مرتب شده بودند. کسانی که رایانه‌های شخصی مبتنی بر نوار مغناطیسی را نیز به خاطر می‌آورند، می‌دانند که انتظار برای بارگذاری سطح بعدی چگونه است - پیچیدن معمول نوار کاست به مکان مناسب.

اولین کامپیوترهای شخصی از یک ضبط صوت معمولی به عنوان وسیله ذخیره سازی استفاده می کردند. درایو دیسک برای آنها یک لوکس غیرقابل قیمت بود. آن دسته از کاربرانی که با یک درایو دیسک همراه با رایانه شخصی خود همراه بودند، قبلاً می توانستند ظاهری از آزادی عمل را احساس کنند. اولین کامپیوترهای IBM با یک یا دو درایو دیسک عرضه شدند.

دیسک های رابینوف

ایده دیسک به عنوان وسیله ای با سرهایی که در فضا حرکت می کنند، روی سطح قرار داشت و بسیاری از شرکت ها برای اجرای آن تلاش کردند. موزه کامپیوتر در Mountain View دارای چندین نسخه از دیسک ها است. موفقیت تجاری زودتر از دیگران برای IBM به دست آمد و توانست بیشتر از دیگران برای توسعه هزینه کند، بنابراین، در تمام تاریخچه های تکامل دیسک ها، تاریخ 1956 و درایو دیسکی که بخشی از کامپیوتر IBM 305 RAMAC بود (روش دسترسی تصادفی) حسابداری و کنترل) به عنوان نقطه شروع مشخص می شوند که نام آن به طور مستقیم نشان دهنده قابلیت دسترسی تصادفی منحصر به فرد آن در آن زمان است - روش دسترسی تصادفی.

اما IBM اولین نبود. اولین درایو کار توسط مخترع قطعه یاکوف رابینوف (1910-1999) در سال 1951 ساخته شد که تمام زندگی خود را وقف کار در اداره ملی استاندارد کرد. او در خارکف به دنیا آمد، نام خانوادگی اصلی او رابینوویچ بود، پس از انقلاب در سال 1921، او و والدینش از طریق چین به چین نقل مکان کردند و سپس تقریباً 70 سال در بخش تحقیقات اداره ملی استاندارد کار کردند. رابینوف دانشمند نشد، اما او برای اختراعات عملی نابغه بود، از جمله، به عنوان مثال، یک فناوری پیشرفته ضرب که عمر سکه ها را افزایش داد، اختراعی که خزانه داری دولت را میلیاردها صرفه جویی در تولید فلزات کوچک به ارمغان آورد. . با این حال، تنها یکی از اختراعات او - دستگاهی به نام دستگاه حافظه مغناطیسی Notched-Disk - نه پول و نه مادام العمر برای او به ارمغان آورد. این شامل ده پنکیک 18 اینچی بود، همانطور که بعداً شروع به نامیدن دیسک های واقعی کردند، با یک قطعه بریده شده به طوری که بتوان آنها را روی محور تغییر داد.

کارشناسان آی بی ام اختراع رابینوف را مطالعه کردند و اولویت را پنهان نکردند. پس از تجزیه و تحلیل دیسک رابینوف، در سال 1953 آنها گزارش "پیشنهادات برای دسترسی تصادفی به فایل های داده" (پیشنهادی برای فایل دسترسی تصادفی سریع) را منتشر کردند که اساس پروژه RAMAC شد.

1956: IBM RAMAC - کابینت 975 کیلوگرمی

دهه 2000: ضبط مغناطیسی عمود بر هم

هنگامی که تولیدکنندگان HDD در اوایل دهه 2000 با محدودیت‌های ظرفیت مواجه شدند، توشیبا و سیگیت ترتیب بیت‌های داده را روی یک صفحه دیسک ساده کردند. تغییر از ضبط مغناطیسی طولی به عمودی، ظرفیت HDD را کمتر از 10 برابر افزایش داد.

2012: تراکم دیسک می تواند تا سال 2016 دو برابر شود

بر اساس مطالعه جدید IHS iSuppli که در سال 2012 منتشر شد، حداکثر تراکم ذخیره سازی در هارد دیسک ها تا سال 2016 دو برابر می شود. پیش از این با پیش‌بینی مشابه، شرکت سیگیت تولید کننده هارد دیسک‌ها قبلاً اقدام کرده بود. به گفته تحلیلگران، این امر باعث گسترش استفاده از HDD در سیستم هایی با حجم زیاد داده، از جمله سیستم های صوتی و تصویری می شود.

تعدادی از فناوری‌هایی که فروشندگان در حال حاضر روی آن‌ها کار می‌کنند، امکان افزایش تراکم هارد دیسک‌ها را فراهم می‌کنند، به‌ویژه فناوری ضبط مغناطیسی با کمک حرارت (HAMR) که سیگیت در سال 2006 ثبت اختراع کرد. این شرکت همچنین اعلام کرد که می تواند یک درایو 3.5 اینچی 60 ترابایتی را تا سال 2016 عرضه کند. IHS iSuppli در یک پیش بینی اعلام کرد که درایوهای لپ تاپ می تواند در همان زمان به 10 تا 20 ترابایت برسد.

تحلیلگران همچنین خاطرنشان می کنند که تراکم ضبط تا سال 2016 به حداکثر 1800 گیگابیت در هر اینچ مربع افزایش خواهد یافت، در سال 2011 همین رقم 744 گیگابایت بود. طبق IHS iSuppli، تراکم دیسک تا سال 2016 از 744 گیگابیت بر ثانیه در سال 2011 به 1800 گیگابیت در ثانیه افزایش خواهد یافت. از سال 2011 تا 2016، افزایش تراکم ضبط HDD به طور متوسط ​​19 درصد در سال افزایش می یابد.

در تاریخ انتشار این مطالعه، HDD با حداکثر چگالی توسط سیگیت در سپتامبر 2011 منتشر شد: 4 ترابایت داده، اندازه دیسک 3.5 اینچ است. چگالی دیسک 625 گیگابیت بر ثانیه بر اینچ مربع است.

HAMR HDD، که از یک لیزر بر روی سر خواندن/نوشتن دیسک سخت استفاده می‌کند تا در مقایسه با ضبط مغناطیسی سنتی، بیت‌های کوچک‌تر را محکم‌تر روی یک دیسک چرخان قرار دهد.

ایده مدرن دیسک ها

دیسک ها در چندین خط اصلی تکامل یافته اند:

موج فعلی علاقه عمومی به SDD نباید در آینده HDD ها تردید ایجاد کند، این درایوها زندگی کرده اند و زنده خواهند ماند و دائما در حال توسعه و بهبود هستند. یک درایو 20 ترابایتی به زودی در دسترس خواهد بود و کل خروجی به طور پیوسته با 1-3٪ در سال در حال رشد است.

افزایش سرعت و ظرفیت دیسک ها؛ بهبود دسترسی به داده های ثبت شده روی آنها؛ جستجو برای فناوری های جایگزین حالت جامد؛

توسعه در جهت اول منجر به ظهور چنین HDD هایی شده است که قادر به ذخیره حجم ترابایتی و حفظ نرخ ارز بالا هستند.

در مورد دوم - ایجاد سخت افزار و نرم افزاری که از عملکرد دیسک ها پشتیبانی می کند: سیستم های فایل، قادر به پشتیبانی از دیسک های ترابایتی و انتزاعی از فیزیک ذخیره سازی، از جمله. رابط های پرسرعت، آرایه های RAID برای ذخیره سازی با قابلیت اطمینان بالا، شبکه های ذخیره سازی SAN، و درایوهای شبکه NAS.

در مورد سوم - به ظهور دستگاه های حالت جامد در سطح سازمانی که اخیراً ایجاد شده اند (دستگاه حالت جامد، SSD) در ترکیب با رابط NVMe متمرکز بر این دستگاه ها. اکنون امکان "ذخیره سازی هوشمند" باز شده است، یعنی توزیع مجدد خودکار و مقرون به صرفه ذخیره سازی داده ها بین SSD، HDD و نوارها، بسته به تقاضا برای داده ها.

هارد دیسک ها

توسط دانش آموز انجام می شود
گروه های 40-101B.
کریموف K.R.
معلم:
Usov P.A.

1. اصل کار یک هارد دیسک.. 3

2. دستگاه دیسک.. 5

3. عملیات هارد دیسک.. 10

4. حجم، سرعت و زمان دسترسی.. 12

5. رابط های هارد .. 14

6. هارد اکسترنال .. 16

نحوه کار یک هارد دیسک

هارد دیسک یکی از پیشرفته ترین و پیچیده ترین دستگاه های یک کامپیوتر شخصی مدرن است. دیسک های آن قادر به نگهداری چندین مگابایت اطلاعات ارسال شده با سرعت بالا هستند. در حالی که تقریباً همه اجزای رایانه بی صدا هستند، هارد دیسک غر می‌زند و می‌چرخد، که آن را به یکی از معدود دستگاه‌های رایانه‌ای تبدیل می‌کند که شامل اجزای مکانیکی و الکترونیکی است.

اصول اولیه عملکرد دیسک سخت از زمان پیدایش آن تغییر چندانی نکرده است. دستگاه هارد دیسک بسیار شبیه به یک پخش کننده ضبط معمولی است. فقط در زیر بدنه می‌توان چندین صفحه روی یک محور مشترک نصب کرد و سرها می‌توانند اطلاعات هر دو طرف هر صفحه را به طور همزمان بخوانند. سرعت چرخش صفحات (برای برخی مدل ها به 15000 دور در دقیقه می رسد) ثابت بوده و یکی از مشخصه های اصلی می باشد. سر در امتداد صفحه با فاصله ثابتی از سطح حرکت می کند. هر چه این فاصله کمتر باشد، دقت خواندن اطلاعات بیشتر می شود و تراکم ثبت اطلاعات بیشتر می شود. با نگاهی به هارد دیسک، تنها چیزی که می بینید یک قاب فلزی جامد است. کاملاً آب بندی شده و درایو را از ذرات گرد و غبار محافظت می کند که در صورت ورود به شکاف باریک بین هد و سطح دیسک می تواند به لایه حساس مغناطیسی آسیب برساند و دیسک را از کار بیاندازد. علاوه بر این، کیس از درایو محافظت می کند تداخل الکترومغناطیسی. داخل کیس تمام مکانیزم ها و برخی قطعات الکترونیکی وجود دارد. مکانیسم ها خود دیسک ها هستند که اطلاعات روی آنها ذخیره می شود، هدهایی که اطلاعات را از روی دیسک ها می نویسند و می خوانند و همچنین موتورهایی هستند که همه آنها را به حرکت در می آورند. دیسک یک صفحه گرد با سطح بسیار مسطح است که اغلب از آلومینیوم، کمتر از سرامیک یا شیشه ساخته شده و با یک لایه فرومغناطیسی نازک پوشیده شده است. دیسک ها ساخته می شوند. بسیاری از درایوها از یک لایه اکسید آهن (که پوشش روی نوار مغناطیسی معمولی است) استفاده می کنند، اما جدیدترین هارد دیسک ها با لایه ای از کبالت با ضخامت حدود ده میکرون کار می کنند. چنین پوششی بادوام تر است و علاوه بر این، می تواند تراکم ضبط را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. فناوری استفاده از آن نزدیک به فناوری مورد استفاده در تولید مدارهای مجتمع است.

تعداد دیسک ها می تواند متفاوت باشد - از یک تا پنج، تعداد سطوح کار، به ترتیب، دو برابر بیشتر است (دو روی هر دیسک). مورد دوم (و همچنین مواد مورد استفاده برای پوشش مغناطیسی) ظرفیت هارد دیسک را تعیین می کند. گاهی اوقات از سطوح بیرونی دیسک های بیرونی (یا یکی از آنها) استفاده نمی شود، که این امکان کاهش ارتفاع درایو را فراهم می کند، اما تعداد سطوح کار کاهش می یابد و ممکن است فرد باشد.

سرهای مغناطیسی اطلاعات را روی دیسک می خوانند و می نویسند. اصل ضبط به طور کلی شبیه به آنچه در یک ضبط صوت معمولی استفاده می شود است. اطلاعات دیجیتال به یک جریان الکتریکی متناوب تبدیل می شود که به سر مغناطیسی عرضه می شود و سپس به دیسک مغناطیسی منتقل می شود، اما قبلاً به شکل یک میدان مغناطیسی است که دیسک می تواند درک کند و "به خاطر بسپارد". پوشش مغناطیسی دیسک مجموعه ای از نواحی ریز مغناطیسی خود به خودی (خود به خودی) است. برای وضوح، تصور کنید که دیسک با لایه ای از فلش های قطب نما بسیار کوچک پوشیده شده است که به جهات مختلف اشاره می کنند. چنین ذرات فلشی دامنه نامیده می شوند. تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی خارجی، میدان های مغناطیسی خود دامنه ها مطابق با جهت آن جهت گیری می شوند. پس از پایان عمل میدان خارجی، مناطق مغناطیسی باقیمانده بر روی سطح دیسک تشکیل می شود. به این ترتیب اطلاعات نوشته شده روی دیسک حفظ می شود. نواحی مغناطیسی باقیمانده، هنگامی که دیسک در مقابل شکاف سر مغناطیسی می چرخد، نیروی الکتروموتوری را در آن القا می کند که بسته به بزرگی مغناطیسی متفاوت است. بسته دیسکی که بر روی یک محور دوکی نصب شده است، توسط یک موتور ویژه که به صورت فشرده در زیر آن قرار دارد، هدایت می شود. سرعت چرخش دیسک ها معمولا 7200 دور در دقیقه است. به منظور کاهش زمان لازم برای وارد شدن درایو به حالت کارکرد، موتور در حالت روشن مدتی در حالت اجباری کار می کند. بنابراین منبع تغذیه کامپیوتر باید حاشیه ای برای پیک قدرت داشته باشد. حالا در مورد کار سرها. آنها با کمک یک موتور پله ای دقیق حرکت می کنند و همانطور که گفته شد در فاصله کسری از میکرون از سطح دیسک بدون لمس آن "شناور" می شوند. در نتیجه ثبت اطلاعات، نواحی مغناطیسی روی سطح دیسک ها به شکل دایره های متحدالمرکز تشکیل می شود. به آنها مسیرهای مغناطیسی می گویند. با حرکت، سرها روی هر آهنگ بعدی متوقف می شوند. مجموعه ای از مسیرهایی که یکی زیر دیگری در تمام سطوح قرار گرفته اند، استوانه نامیده می شود. تمام سر درایوها به طور همزمان حرکت می کنند و به سیلندرهایی با همان نام با اعداد یکسان دسترسی پیدا می کنند.

دستگاه دیسک

یک هارد دیسک معمولی از یک HDA و یک برد الکترونیکی تشکیل شده است. تمام قطعات مکانیکی در HDA قرار دارند و تمام قطعات الکترونیکی کنترل روی برد قرار دارند، به جز پیش تقویت کننده که در داخل HDA در نزدیکی هدها قرار دارد.

در زیر دیسک‌ها، موتور صاف است، مانند درایوهای فلاپی، یا در دوک بسته دیسک تعبیه شده است. هنگامی که دیسک ها می چرخند، جریان هوای قوی ایجاد می شود که در اطراف محیط HDA به گردش در می آید و دائماً توسط فیلتری که در یکی از طرفین آن نصب شده تمیز می شود.

نزدیکتر به سوکت ها، در سمت چپ یا راست اسپیندل، یک موقعیت دهنده چرخشی وجود دارد که تا حدودی یادآور جرثقیل برجی است: در یک طرف محور، سرهای مغناطیسی نازک، بلند و سبک رو به دیسک ها وجود دارد. از سوی دیگر، یک ساقه کوتاه و عظیم تر با سیم پیچ درایو الکترومغناطیسی. هنگامی که راکر پوزیشنر چرخانده می شود، سرها به صورت کمانی بین مرکز و حاشیه دیسک ها حرکت می کنند. زاویه بین محورهای پوزیشنر و دوک به همراه فاصله محور پوزیشنر تا سرها انتخاب می شود تا محور سر در هنگام چرخش تا حد امکان از مسیر مماس منحرف شود.

در مدل‌های قبلی، راکر روی محور استپر موتور ثابت می‌شد و فاصله بین مسیرها با اندازه پله تعیین می‌شد. در مدل های مدرن از موتور به اصطلاح خطی استفاده می شود که هیچ گسستگی ندارد و نصب در مسیر طبق سیگنال های ثبت شده روی دیسک ها انجام می شود که باعث افزایش قابل توجهی در دقت درایو می شود و تراکم ضبط روی دیسک ها

سیم پیچ پوزیشنر توسط یک استاتور احاطه شده است که یک آهنربای دائمی است. هنگامی که جریانی با شدت و قطبیت خاص به سیم پیچ اعمال می شود، راکر شروع به چرخش در جهت مناسب با شتاب مربوطه می کند. با تغییر دینامیکی جریان در سیم پیچ، می توانید موقعیت دهنده را در هر موقعیتی تنظیم کنید. چنین سیستم درایو به نام سیم پیچ صدا (کویل صوتی) - به قیاس با مخروط بلندگو.

به اصطلاح چفت مغناطیسی معمولاً روی ساقه قرار دارد - یک آهنربای دائمی کوچک که در موقعیت داخلی شدید سرها (منطقه فرود - منطقه فرود) به سطح استاتور جذب می شود و بازوی چرخان را در این موقعیت ثابت می کند. . این به اصطلاح موقعیت پارکینگ سرها است که در همان زمان روی سطح دیسک در تماس با آن قرار می گیرند. در تعدادی از مدل های گران قیمت (معمولاً SCSI) یک آهنربای الکتریکی مخصوص برای تعمیر پوزیشنر در نظر گرفته شده است که آرمیچر آن مانع از حرکت راکر در حالت آزاد می شود. اطلاعات در منطقه فرود دیسک ها ثبت نمی شود.

در فضای آزاد باقی مانده یک پیش تقویت کننده سیگنال گرفته شده از هدها و سوئیچ آنها وجود دارد. پوزیشنر با یک کابل نواری انعطاف پذیر به برد پیش تقویت کننده متصل می شود، با این حال، در برخی از هارد دیسک ها (به ویژه، برخی از مدل های Maxtor AV)، سیم پیچ توسط سیم های تک هسته ای جداگانه تغذیه می شود که در حین کار فعال تمایل به شکستن دارند. HDA با هوای معمولی بدون گرد و غبار تحت فشار اتمسفر پر شده است. در روکش های HDA برخی از هارد دیسک ها، پنجره های کوچک به طور ویژه ساخته شده اند که با یک لایه نازک مهر و موم شده اند، که برای یکسان کردن فشار داخل و خارج عمل می کند. در برخی مدل ها، پنجره با فیلتر قابل نفوذ هوا بسته می شود. در برخی از مدل‌های دیسک‌های سخت، محورهای اسپیندل و پوزیشنر فقط در یک مکان ثابت می‌شوند - در مورد هارد دیسک، در برخی دیگر آنها علاوه بر این با پیچ‌هایی به پوشش HDA متصل می‌شوند. مدل‌های دوم در حین بستن به ریزتغییر شکل حساس‌تر هستند - سفت شدن قوی پیچ‌های بست کافی است تا باعث ناهماهنگی غیرقابل قبول محورها شود. در برخی موارد، چنین سوگیری ممکن است به سختی قابل برگشت یا کاملا غیر قابل برگشت باشد. برد الکترونیکی قابل جابجایی است و از طریق یک یا دو کانکتور با طرح های مختلف به HDA متصل می شود. این برد شامل پردازنده اصلی هارد، رام با برنامه، رم در حال کار، که معمولا به عنوان بافر دیسک استفاده می شود، پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) برای آماده سازی ضبط و پردازش سیگنال های خواندن و منطق رابط است. در برخی از هارد دیسک ها، برنامه پردازنده به طور کامل در ROM ذخیره می شود، در برخی دیگر، قسمت خاصی از آن در قسمت خدمات دیسک ضبط می شود. دیسک ممکن است دارای پارامترهای درایو نیز باشد (مدل، شماره سریالو غیره.). برخی از هارد دیسک ها این اطلاعات را در رام قابل برنامه ریزی مجدد الکتریکی (EEPROM) ذخیره می کنند.

بسیاری از هارد دیسک ها دارای یک رابط تکنولوژیکی ویژه با یک اتصال دهنده روی برد الکترونیک هستند که از طریق آن، با استفاده از تجهیزات نیمکت، می توانید عملیات خدمات مختلفی را با درایو انجام دهید - آزمایش، قالب بندی، تخصیص مجدد مناطق معیوب و غیره. برای درایوهای مدرن با نام تجاری Conner، رابط فناوری در استاندارد رابط سریال ساخته شده است که به شما امکان می دهد آن را از طریق یک آداپتور به یک ترمینال الفبایی یا یک پورت COM رایانه متصل کنید. به اصطلاح سیستم مانیتور تست (TMOS) در رام ثبت می شود که دستورات داده شده از ترمینال را درک می کند، آنها را اجرا می کند و نتایج را به ترمینال باز می گرداند. هارد دیسک های اولیه مانند فلاپی دیسک ها با سطوح مغناطیسی تمیز ساخته می شدند. علامت گذاری اولیه (قالب بندی) توسط مصرف کننده بنا به صلاحدید او انجام شده است و می تواند هر چند بار انجام شود. برای مدل های مدرن، علامت گذاری در طول فرآیند تولید انجام می شود. در همان زمان، اطلاعات سروو روی دیسک ها نوشته می شود - علائم ویژه ای که برای تثبیت سرعت چرخش، جستجوی بخش ها و ردیابی موقعیت سرها روی سطوح ضروری است. در گذشته ای نه چندان دور برای ثبت اطلاعات سروو از یک سطح مجزا (اختصاصی) استفاده می شد که بر اساس آن سر تمام سطوح دیگر تنظیم می شد. چنین سیستمی مستلزم استحکام بالایی در چفت و بست سرها بود، به طوری که پس از علامت گذاری اولیه، اختلافی بین آنها وجود نداشته باشد. اکنون اطلاعات سروو در فواصل بین بخش ها (جاسازی شده) ثبت می شود که امکان افزایش ظرفیت مفید بسته و حذف محدودیت در استحکام سیستم متحرک را فراهم می کند. برخی از مدل های مدرن از یک سیستم ردیابی ترکیبی استفاده می کنند - اطلاعات سروو داخلی همراه با یک سطح اختصاصی. در این مورد، تنظیم خشن روی سطح انتخاب شده، و تنظیم خوب - روی علامت های ساخته شده انجام می شود.

از آنجایی که اطلاعات سروو یک علامت مرجع برای دیسک است، کنترل کننده هارد دیسک قادر به بازیابی آن به تنهایی در صورت آسیب نیست. با قالب‌بندی نرم‌افزاری چنین دیسک سختی، تنها امکان بازنویسی هدرها و چک‌جمع‌های بخش‌های داده وجود دارد.

در طول علامت گذاری و آزمایش اولیه یک هارد دیسک مدرن در کارخانه، تقریباً همیشه بخش های معیوب یافت می شود که در یک جدول مجدد نقشه برداری ویژه وارد می شوند. در کار معمولیکنترلر هارد دیسک این بخش ها را با بخش های یدکی جایگزین می کند، که مخصوصاً برای این منظور در هر مسیر، گروه از آهنگ ها یا منطقه اختصاصی دیسک قرار می گیرند. با تشکر از این، هارد دیسک جدید ظاهر عدم وجود کامل نقص های سطحی را ایجاد می کند، اگرچه در واقع آنها تقریبا همیشه وجود دارند.

هنگامی که برق روشن می شود، پردازنده هارد دیسک قطعات الکترونیکی را آزمایش می کند و پس از آن فرمان روشن کردن موتور اسپیندل را صادر می کند. هنگامی که به سرعت بحرانی معینی از چرخش می رسد، چگالی هوای وارد شده توسط سطوح دیسک ها برای غلبه بر نیروی فشار دادن سرها به سطح و بالا بردن آنها به ارتفاع از کسری تا چند میکرون بالاتر از سطوح کافی می شود. از دیسک ها - سرها "شناور" هستند. از این لحظه تا زمانی که سرعت به زیر سر بحرانی می‌رسد، روی یک بالشتک هوا آویزان می‌شوند و به هیچ وجه به سطوح دیسک‌ها دست نمی‌زنند.

پس از اینکه دیسک ها به سرعت چرخش نزدیک به سرعت اسمی رسیدند (معمولاً 3600، 4500، 5400 یا 7200 دور در دقیقه)، هدها از منطقه پارک خارج می شوند و جستجو برای علائم سروو برای تثبیت دقیق سرعت چرخش آغاز می شود. سپس، اطلاعات از منطقه خدمات خوانده می شود - به ویژه، جدول تخصیص مجدد بخش های معیوب.

در پایان مقداردهی اولیه، موقعیت دهنده با تکرار روی دنباله مشخص شده از مسیرها آزمایش می شود - در صورت موفقیت آمیز بودن، پردازنده پرچم آمادگی را روی رابط تنظیم می کند و به حالت عملکرد رابط سوئیچ می کند.

در حین کار، سیستم ردیابی موقعیت هد روی دیسک به طور مداوم کار می کند: یک سیگنال خطا از سیگنال خواندن مداوم استخراج می شود که به مدار تغذیه می شود. بازخورد، که جریان سیم پیچ پوزیشنر را کنترل می کند. در نتیجه انحراف سر از مرکز مسیر، سیگنالی در سیم پیچ ظاهر می شود که به دنبال بازگرداندن آن به جای خود است.

برای مطابقت با سرعت جریان داده ها - در سطح خواندن / نوشتن و رابط خارجی- هارد دیسک ها دارای یک بافر میانی هستند که اغلب به اشتباه کش نامیده می شود و معمولاً چند ده یا صدها کیلوبایت اندازه دارد. در تعدادی از مدل‌ها (مثلاً کوانتومی)، بافر در رم عمومی کار قرار دارد، جایی که ابتدا قسمت همپوشانی سیستم عامل کنترل بارگذاری می‌شود، به همین دلیل است که اندازه بافر واقعی کمتر از مقدار کامل RAM است. 80-90 کیلوبایت با رم 128 کیلوبایت برای کوانتوم). مدل های دیگر (Conner، Caviar) دارای حافظه بافر و رم پردازنده جداگانه هستند.

هنگامی که برق خاموش می شود، پردازنده با استفاده از انرژی باقی مانده در خازن های برد و یا استخراج آن از سیم پیچ های موتور که در عین حال به عنوان یک ژنراتور عمل می کند، دستور تنظیم پوزیشنر را در موقعیت پارکینگ صادر می کند. که قبل از اینکه سرعت چرخش به کمتر از حد بحرانی برسد زمان لازم برای اجرا دارد. در برخی از هارد دیسک ها (کوانتومی)، این کار توسط یک راکر فنری که بین دیسک ها قرار می گیرد، تسهیل می شود که دائماً فشار هوا را تجربه می کند. هنگامی که جریان هوا ضعیف می شود، راکر علاوه بر این پوزیشنر را به موقعیت پارکینگ فشار می دهد، جایی که با یک چفت ثابت می شود. حرکت سرها به سمت دوک نیز توسط نیروی مرکزگرای ناشی از چرخش دیسک ها تسهیل می شود.

عملیات هارد دیسک

اکنون - در واقع در مورد روند هارد دیسک. پس از راه اندازی اولیه الکترونیک و مکانیک، میکروکامپیوتر هارد دیسک به حالت انتظار برای دستورات از کنترلر واقع بر روی برد سیستم یا کارت رابط می رود. پس از دریافت فرمان، هد مورد نظر را روشن می کند، مسیر مورد نظر را با پالس های سروو جستجو می کند، منتظر می ماند تا بخش مورد نظر به هد "به" برسد و اطلاعات را می خواند یا می نویسد. اگر کنترلر درخواست کند که نه فقط یک بخش، بلکه چندین بخش را بخواند، دیسک سخت می تواند در حالت به اصطلاح بلوک، با استفاده از RAM به عنوان بافر و ترکیب خواندن/نوشتن با انتقال اطلاعات به یا از کنترلر، کار کند.

برای استفاده بهینه از سطح دیسک، به اصطلاح ضبط منطقه (ضبط بیت منطقه ای - ZBR) استفاده می شود که اصل آن این است که در مسیرهای خارجی که طولانی تر هستند (و در نتیجه ظرفیت اطلاعات)، اطلاعات با چگالی بالاتر ضبط می شود. نسبت به داخلی ها . . بیش از یک دوجین یا بیشتر از این مناطق با تراکم ضبط ثابت در کل سطح تشکیل می شود. بر این اساس، سرعت خواندن و نوشتن در مناطق بیرونی بیشتر از مناطق داخلی است. به همین دلیل، فایل‌هایی که نزدیک‌تر به «ابتدای» هارد دیسک قرار دارند، معمولاً سریع‌تر از فایل‌هایی که نزدیک‌تر به «پایان» آن قرار دارند پردازش می‌شوند.

اکنون در مورد اینکه تعداد فوق العاده زیاد هدهای مشخص شده در پارامترهای هارد دیسک از کجا آمده است. روزی روزگاری، این اعداد - تعداد سیلندرها، هدها و بخش‌های موجود در جاده - واقعاً به معنای پارامترهای فیزیکی واقعی (هندسه) هارد دیسک بودند. با این حال، هنگام استفاده از ZBR، تعداد بخش ها از مسیری به مسیر دیگر متفاوت است، و برای هر دیسک سخت این اعداد متفاوت است - بنابراین، زمانی که هارد دیسک برخی از پارامترهای شرطی را به کنترل کننده می گوید، هندسه منطقی به اصطلاح استفاده می شود. و هنگام دریافت دستورات، خود آدرس های منطقی را به آدرس های فیزیکی تبدیل می کند. در همان زمان، در یک هارد دیسک با هندسه منطقی، به عنوان مثال، 520 سیلندر، 128 هد و 63 بخش (حجم کل - 2 گیگابایت)، به احتمال زیاد دو دیسک - و چهار هد خواندن / نوشتن وجود دارد.

آخرین نسل هارد دیسک ها از PRML (پاسخ جزئی، حداکثر احتمال) و S.M.A.R.T استفاده می کنند. (تکنولوژی تجزیه و تحلیل و گزارش خود نظارتی - فناوری برای تجزیه و تحلیل و گزارش خود نظارتی). اولین مورد به این دلیل ایجاد شد که در تراکم های ضبط موجود دیگر نمی توان سیگنال را به وضوح و بدون ابهام از سطح دیسک خواند - سطح تداخل و اعوجاج بسیار بالا است. به جای تبدیل مستقیم سیگنال، با مجموعه‌ای از نمونه‌ها مقایسه می‌شود و بر اساس حداکثر شباهت، نتیجه‌گیری در مورد دریافت یک یا آن کلمه رمز گرفته می‌شود - تقریباً به همان روشی که کلماتی را می‌خوانیم که در آنها حروف وجود ندارد یا تحریف شده است.

هارد دیسکی که فناوری S.M.A.R.T را پیاده سازی می کند، آمار پارامترهای عملکرد خود (تعداد راه اندازی/توقف و ساعات کار، زمان شتاب اسپیندل، خطاهای شناسایی/تصحیح شده و غیره) را که به طور مرتب در رام فلش یا ذخیره می شود، نگه می دارد. در مناطق خدماتی دیسک این اطلاعات در طول عمر هارد دیسک انباشته می شود و می تواند توسط برنامه های تجزیه و تحلیل در هر زمان درخواست شود. می توان از آن برای قضاوت در مورد وضعیت مکانیک، شرایط عملیاتی یا احتمال تقریبی خرابی استفاده کرد.

اطلاعات مشابه

هارد دیسک (HDD) \ HDD (Hard Disk Drive) \ هارد دیسک (حامل) یک شی مادی است که قادر به ذخیره اطلاعات است.

انباشته های اطلاعات را می توان بر اساس معیارهای زیر طبقه بندی کرد:

• روش ذخیره سازی اطلاعات: مگنتوالکتریک، نوری، مغناطیسی نوری؛
• نوع حامل اطلاعات: درایوهای فلاپی و دیسک های مغناطیسی سخت، دیسک های نوری و مغناطیسی نوری، نوار مغناطیسی، عناصر حافظه حالت جامد.
• روش سازماندهی دسترسی به اطلاعات - درایوهای دسترسی مستقیم، متوالی و بلوکی؛
• نوع دستگاه ذخیره سازی اطلاعات - داخلی (داخلی)، خارجی، مستقل، موبایل (پوشیدنی) و غیره.

بخش قابل توجهی از رسانه های ذخیره سازی اطلاعات که در حال حاضر استفاده می شود بر اساس رسانه های مغناطیسی است.

دستگاه هارد دیسک

هارد دیسک حاوی مجموعه ای از صفحات است که اغلب دیسک های فلزی هستند که با مواد مغناطیسی پوشانده شده اند - یک بشقاب (اکسید گاما فریت، فریت باریم، اکسید کروم ...) و با استفاده از یک دوک (شفت، محور) به هم متصل می شوند.
خود دیسک ها (تقریباً 2 میلی متر ضخامت) از آلومینیوم، برنج، سرامیک یا شیشه ساخته شده اند. (تصویر را ببینید)

هر دو سطح دیسک برای ضبط استفاده می شود. استفاده شده 4-9 بشقاب ها. شفت با سرعت ثابت بالا (3600-7200 دور در دقیقه) می چرخد.
چرخش دیسک ها و حرکت رادیکال سرها با استفاده از 2 انجام می شود موتورهای الکتریکی.
داده ها با استفاده نوشته یا خوانده می شوند سر نوشتن/خواندنبرای هر سطح دیسک یکی تعداد هدها برابر است با تعداد سطوح کار همه دیسک ها.

ضبط اطلاعات روی دیسک در مکان های کاملاً مشخص - متحدالمرکز انجام می شود آهنگ (آهنگ) . آهنگ ها به تقسیم می شوند بخش هایک بخش حاوی 512 بایت اطلاعات است.

تبادل داده بین RAM و NMD به صورت متوالی توسط یک عدد صحیح (خوشه ای) انجام می شود. خوشه- زنجیره های بخش های متوالی (1،2،3،4،…)

ویژه موتوربا استفاده از یک براکت، هد خواندن/نوشتن را روی یک مسیر معین قرار می دهد (آن را در جهت شعاعی حرکت می دهد).
هنگامی که دیسک چرخانده می شود، هد روی بخش مورد نظر قرار می گیرد. بدیهی است که همه هدها به طور همزمان حرکت می کنند و هدهای خواندنی به طور همزمان حرکت می کنند و اطلاعات را از مسیرهای یکسان در درایوهای مختلف از مسیرهای مشابه روی دیسک های مختلف می خوانند.

آهنگ های هارد دیسک با شماره دنباله یکسان در هارد دیسک های مختلف نامیده می شود سیلندر .
سرهای خواندن/نوشتن در امتداد سطح بشقاب حرکت می کنند. هرچه هد به سطح دیسک بدون لمس آن نزدیکتر باشد، تراکم ضبط مجاز بالاتر است.

دستگاه هارد دیسک

اصل مغناطیسی خواندن و نوشتن اطلاعات

اصل ضبط مغناطیسی

پایه های فیزیکی فرآیندهای ثبت و بازتولید اطلاعات در رسانه های مغناطیسی در آثار فیزیکدانان M. Faraday (1791 - 1867) و D. K. Maxwell (1831 - 1879) گذاشته شد.

در رسانه های ذخیره سازی مغناطیسی، ضبط دیجیتال بر روی یک ماده حساس به مغناطیسی انجام می شود. چنین موادی شامل برخی از انواع اکسیدهای آهن، نیکل، کبالت و ترکیبات آن، آلیاژها و همچنین مگنتوپلاست ها و مگنتوالاست ها با پلاستیک های چسبناک و لاستیک، مواد مغناطیسی میکروپودر می باشد.

ضخامت پوشش مغناطیسی چندین میکرومتر است. این پوشش روی یک پایه غیر مغناطیسی اعمال می‌شود که پلاستیک‌های مختلف برای نوارهای مغناطیسی و دیسک‌های فلاپی و آلیاژهای آلومینیوم و مواد زیرلایه کامپوزیت برای دیسک‌های سخت است. پوشش مغناطیسی دیسک دارای ساختار دامنه است، یعنی. از بسیاری از ذرات ریز مغناطیسی تشکیل شده است.

دامنه مغناطیسی (از لاتین dominium - مالکیت) - این یک ناحیه میکروسکوپی و یکنواخت مغناطیسی در نمونه های فرومغناطیسی است که با لایه های نازک انتقالی (دیواره های دامنه) از مناطق مجاور جدا شده است.

تحت تأثیر یک میدان مغناطیسی خارجی، میدان های مغناطیسی ذاتی حوزه ها مطابق با جهت خطوط میدان مغناطیسی جهت گیری می شوند. پس از توقف عمل میدان خارجی، مناطق مغناطیسی باقیمانده در سطح دامنه تشکیل می شود. با توجه به این ویژگی، اطلاعات بر روی حامل مغناطیسی ذخیره می شود که در یک میدان مغناطیسی عمل می کند.

هنگام ثبت اطلاعات، یک میدان مغناطیسی خارجی با استفاده از یک سر مغناطیسی ایجاد می شود. در فرآیند خواندن اطلاعات، مناطق مغناطیسی باقیمانده، که در مقابل سر مغناطیسی قرار دارند، هنگام خواندن یک نیروی الکتروموتور (EMF) در آن القا می کنند.

طرح ضبط و خواندن از یک دیسک مغناطیسی در شکل 3.1 آورده شده است.تغییر جهت EMF در یک بازه زمانی معین با یک واحد باینری شناسایی می شود و عدم وجود این تغییر با صفر مشخص می شود. این دوره زمانی نامیده می شود عنصر بیت.

سطح یک حامل مغناطیسی به عنوان دنباله ای از موقعیت های نقطه چین در نظر گرفته می شود که هر کدام با کمی اطلاعات همراه است. از آنجایی که مکان این موقعیت ها به طور دقیق مشخص نشده است، ضبط نیاز به علامت های از قبل اعمال شده برای کمک به مکان یابی موقعیت های ضبط مورد نیاز دارد. برای اعمال چنین علامت های همگام سازی، دیسک باید به آهنگ ها تقسیم شود.
و بخش ها - قالب بندی .

سازماندهی دسترسی سریع به اطلاعات روی دیسک یک مرحله مهم در ذخیره سازی داده ها است. دسترسی آنلاین به هر قسمت از سطح دیسک، اولاً با چرخش سریع آن و ثانیاً با حرکت دادن سر خواندن/نوشتن مغناطیسی در امتداد شعاع دیسک فراهم می‌شود.
یک فلاپی دیسک با سرعت 300-360 دور در دقیقه و یک هارد دیسک - 3600-7200 دور در دقیقه می چرخد.

واحد منطقی هارد

دیسک مغناطیسی در ابتدا آماده کار نیست. برای آوردن آن به شرایط کاری، باید باشد قالب بندی شده است، یعنی ساختار دیسک باید ایجاد شود.

ساختار (نشانه گذاری) دیسک در طول فرآیند قالب بندی ایجاد می شود.

قالب بندی دیسک های مغناطیسی شامل 2 مرحله است:

1. قالب بندی فیزیکی (سطح پایین)
2. منطقی (سطح بالا).

در طول قالب بندی فیزیکی، سطح کار دیسک به مناطق جداگانه ای به نام تقسیم می شود بخش ها،که در امتداد دایره های متحدالمرکز - مسیرها قرار دارند.

علاوه بر این، بخش های نامناسب برای ضبط داده ها تعیین می شوند، آنها به عنوان علامت گذاری می شوند بدبه منظور اجتناب از استفاده از آنها هر بخش کوچکترین واحد داده روی یک دیسک است و آدرس خاص خود را برای دسترسی مستقیم به آن دارد. آدرس بخش شامل شماره جانبی دیسک، شماره تراک و شماره بخش در مسیر است. پارامترهای فیزیکی دیسک تنظیم شده است.

به عنوان یک قاعده، کاربر نیازی به پرداختن به قالب بندی فیزیکی ندارد، زیرا در بیشتر موارد هارد دیسک ها فرمت شده وارد می شوند. به طور کلی، این کار باید توسط یک مرکز خدمات تخصصی انجام شود.

قالب بندی سطح پایینباید در موارد زیر انجام شود:

• اگر در مسیر صفر خرابی وجود داشته باشد، هنگام بوت شدن از هارد دیسک مشکل ایجاد می کند، اما خود دیسک هنگام بوت شدن از فلاپی دیسک در دسترس است.
• اگر به حالت کار بازگردید، یک دیسک قدیمی، به عنوان مثال، از یک کامپیوتر خراب دوباره مرتب شده است.
• اگر معلوم شد که دیسک برای کار با سیستم عامل دیگری فرمت شده است.
• اگر دیسک به طور عادی کار نمی کند و همه روش های بازیابی نتایج مثبتی به همراه نداشت.

به خاطر داشته باشید که قالب بندی فیزیکی است عملیات بسیار قدرتمند- هنگام اجرا، داده های ذخیره شده روی دیسک به طور کامل پاک می شوند و بازیابی آنها کاملا غیرممکن خواهد بود! بنابراین قالب بندی سطح پایین را شروع نکنید مگر اینکه مطمئن باشید تمام اطلاعات مهم خود را روی هارد دیسک ذخیره کرده اید!

پس از انجام قالب بندی سطح پایین، مرحله بعدی ایجاد است خراب شدن سختدیسک برای یک یا چند درایوهای منطقی - بهترین راهبا سردرگمی دایرکتوری ها و فایل های پراکنده در سراسر دیسک مقابله کنید.

بدون افزودن هیچ عنصر سخت افزاری به سیستم خود، می توانید مانند چندین درایو با چندین بخش از یک هارد دیسک کار کنید.
این باعث افزایش ظرفیت دیسک نمی شود، اما می توانید سازماندهی آن را تا حد زیادی بهبود بخشید. علاوه بر این، مختلف درایوهای منطقیمی تواند برای سیستم عامل های مختلف استفاده شود.

در قالب بندی منطقی آماده سازی نهایی رسانه برای ذخیره سازی داده ها از طریق سازماندهی منطقی فضای دیسک صورت می گیرد.
دیسک برای نوشتن فایل ها در بخش های ایجاد شده در طول آماده می شود قالب بندی سطح پایین.
پس از ایجاد جدول خرابی دیسک، مرحله بعدی به شرح زیر است - قالب بندی منطقی بخش های جداگانه تجزیه، که از این پس به عنوان دیسک های منطقی نامیده می شود.

درایو منطقی ناحیه خاصی از هارد دیسک است که مانند یک درایو جداگانه کار می کند.

قالب بندی منطقی فرآیندی بسیار ساده تر از قالب بندی سطح پایین است.
برای انجام این کار، از فلاپی دیسک حاوی ابزار FORMAT بوت شوید.
اگر چندین درایو منطقی دارید، آنها را یکی یکی فرمت کنید.

در طی فرآیند قالب بندی منطقی، دیسک تخصیص داده می شود منطقه سیستمکه از 3 قسمت تشکیل شده است:

• بخش بوت و جدول پارتیشن (رکورد بوت)
• جداول تخصیص فایل (FAT)، که تعداد تراک ها و بخش هایی را که فایل ها را ذخیره می کنند ثبت می کند
• دایرکتوری ریشه (Root Directory).

ثبت اطلاعات به صورت بخش هایی از طریق خوشه انجام می شود. نمی توان 2 فایل مختلف در یک کلاستر وجود داشته باشد.
علاوه بر این، در این مرحله می توان به دیسک یک نام داد.

یک هارد دیسک را می توان به چندین دیسک منطقی تقسیم کرد و بالعکس 2 هارد دیسک را می توان در یک دیسک منطقی ترکیب کرد.

توصیه می شود حداقل دو پارتیشن روی یک هارد دیسک (دو دیسک منطقی) ایجاد کنید: یکی از آنها برای سیستم عامل و نرم افزار رزرو شده است، دیسک دوم منحصراً برای داده های کاربر اختصاص داده شده است. بنابراین داده ها و فایل های سیستمیجدا از یکدیگر ذخیره می شوند و در صورت خرابی سیستم عامل، احتمال ذخیره اطلاعات کاربر بسیار بیشتر است.

مشخصات هارد دیسک

هارد دیسک ها (دیسک های سخت) در ویژگی های زیر با یکدیگر متفاوت هستند:

1. ظرفیت
2. سرعت - زمان دسترسی به داده ها، سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات.
3. رابط (روش اتصال) - نوع کنترلی که هارد دیسک باید به آن متصل شود (اغلب IDE / EIDE و گزینه های مختلف SCSI).
4. ویژگی های دیگر

1. ظرفیت- مقدار اطلاعاتی که بر روی دیسک قرار می گیرد (تعیین شده توسط سطح فناوری ساخت).
امروزه ظرفیت 500 -2000 گیگابایت یا بیشتر است. هرگز فضای هارد دیسک کافی وجود ندارد.

2. سرعت کار (عملکرد)دیسک با دو نشانگر مشخص می شود: زمان دسترسی به دیسکو سرعت خواندن/نوشتن دیسک.

زمان دسترسی - زمان لازم برای جابجایی (موقعیت) هدهای خواندن/نوشتن به مسیر و بخش مورد نظر.
میانگین زمان دسترسی مشخصه بین دو مسیر به طور تصادفی انتخاب شده تقریباً 8-12 میلی ثانیه (میلی ثانیه) است، درایوهای سریعتر زمان 5-7 میلی ثانیه دارند.
زمان انتقال به مسیر مجاور (سیلندر مجاور) کمتر از 0.5 - 1.5ms است. همچنین چرخیدن به بخش مناسب زمان می برد.
کل زمان چرخش دیسک برای هارد دیسک‌های امروزی 8 تا 16 میلی‌ثانیه است، میانگین زمان انتظار برای یک بخش 3 تا 8 میلی‌ثانیه است.
هرچه زمان دسترسی کوتاهتر باشد، درایو سریعتر اجرا می شود.

سرعت خواندن/نوشتن (توان عملیاتی I/O) یا نرخ باود (انتقال)- زمان انتقال داده های متوالی نه تنها به دیسک، بلکه به کنترل کننده آن، انواع اتوبوس، سرعت پردازنده نیز بستگی دارد. سرعت درایوهای آهسته 1.5-3 مگابیت در ثانیه، برای درایوهای سریع 4-5 مگابیت در ثانیه، برای آخرین 20 مگابیت در ثانیه است.
هارد دیسک های دارای رابط SCSI از سرعت چرخش 10000 دور در دقیقه پشتیبانی می کنند. و میانگین زمان جستجو 5 میلی ثانیه، سرعت انتقال داده 40-80 مگابیت بر ثانیه.

3.استاندارد رابط هارد دیسک - یعنی نوع کنترلی که هارد دیسک باید به آن وصل شود. روی مادربرد قرار دارد.
سه رابط اتصال اصلی وجود دارد

1. IDE و انواع مختلف آن

IDE (Integrated Disk Electronics) یا (ATA) پیوست فناوری پیشرفته
مزایا - سادگی و کم هزینه

سرعت انتقال: 8.3، 16.7، 33.3، 66.6، 100 مگابیت بر ثانیه. با توسعه داده ها، رابط از گسترش لیست دستگاه ها پشتیبانی می کند: هارد دیسک، سوپر فلاپی، مغناطیسی اپتیک،
NML، CD-ROM، CD-R، DVD-ROM، LS-120، ZIP.

برخی از عناصر موازی سازی (جنگ و قطع / وصل مجدد)، کنترل یکپارچگی داده ها در حین انتقال معرفی شده اند. نقطه ضعف اصلی IDE تعداد کمی دستگاه متصل است (بیش از 4 دستگاه) که به وضوح برای یک رایانه شخصی رده بالا کافی نیست.
امروزه رابط های IDE به پروتکل های مبادله Ultra ATA تغییر کرده اند. توان عملیاتی خود را به میزان قابل توجهی افزایش دهید
حالت 4 و DMA (دسترسی مستقیم به حافظه) حالت 2 به شما امکان می دهد داده ها را با سرعت 16.6 مگابیت بر ثانیه انتقال دهید، با این حال، سرعت انتقال داده واقعی بسیار کمتر خواهد بود.
استانداردهای Ultra DMA/33 و Ultra DMA/66 در بهمن 98 توسعه یافتند. توسط Quantum دارای 3 حالت عملیاتی 0،1،2 و 4 است، در حالت دوم، رسانه از
سرعت انتقال 33 مگابیت بر ثانیه (حالت 2 Ultra DMA/33) این سرعت بالا را فقط می توان با تبادل با بافر ذخیره سازی به دست آورد. به منظور استفاده از
استانداردهای Ultra DMA باید 2 شرط را رعایت کنند:

1. پشتیبانی سخت افزاری روی مادربرد (چیپست) و در کنار خود درایو.

2. برای پشتیبانی از حالت Ultra DMA، مانند سایر DMA (حافظه مستقیم دسترسی - دسترسی مستقیم به حافظه).

نیاز به درایور ویژه برای چیپست های مختلف متفاوت است. به عنوان یک قاعده، آنها با برد سیستم همراه هستند، در صورت لزوم، می توان آن را "دانلود کرد"
از اینترنت از وب سایت سازنده مادربرد.

استاندارد Ultra DMA با کنترلرهای کندتر قبلی سازگار است.
نسخه امروز: Ultra DMA/100 (اواخر 2000) و Ultra DMA/133 (2001).

SATA
جایگزینی IDE (ATA) با یک گذرگاه سریال پرسرعت دیگر Fireware (IEEE-1394). استفاده از فناوری جدید امکان افزایش سرعت انتقال تا 100 مگابیت بر ثانیه را فراهم می کند.
قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می دهد ، این به شما امکان می دهد دستگاه ها را بدون استفاده از رایانه شخصی نصب کنید ، که در رابط ATA کاملاً غیرممکن است.

SCSI (رابط سیستم کامپیوتری کوچک)- دستگاه ها 2 برابر گران تر از دستگاه های معمولی هستند، آنها به یک کنترل کننده خاص روی مادربرد نیاز دارند.
برای سرورها، سیستم های انتشاراتی، CAD استفاده می شود. ارائه عملکرد بالاتر (سرعت تا 160 مگابیت بر ثانیه)، طیف گسترده ای از دستگاه های ذخیره سازی متصل.
کنترلر SCSI باید با درایو مناسب خریداری شود.

مزیت SCSI نسبت به IDE - انعطاف پذیری و عملکرد.
انعطاف پذیری در تعداد زیادی دستگاه متصل (7-15) و برای IDE (حداکثر 4)، طول کابل بیشتر است.
کارایی - سرعت بالاانتقال و توانایی پردازش چندین تراکنش به طور همزمان.

1. Ultra SCSI 2/3 (Fast-20) تا 40 مگابیت بر ثانیه

2. یکی دیگر از فناوری های رابط SCSI به نام Fiber Channel Arbitrated Loop (FC-AL) به شما امکان می دهد تا 100Mbps را متصل کنید، طول کابل تا 30 متر است. فناوری FC-AL به شما امکان می دهد اتصال "داغ" را انجام دهید، یعنی. در حال حرکت، دارای خطوط اضافی برای کنترل و تصحیح خطا است (فناوری گران تر از SCSI معمولی است).

4. سایر ویژگی های هارد دیسک های مدرن

تنوع بسیار زیاد مدل هارد دیسک، انتخاب مناسب را دشوار می کند.
علاوه بر ظرفیت مورد نیاز، عملکرد نیز بسیار مهم است که عمدتاً با ویژگی های فیزیکی آن تعیین می شود.
چنین ویژگی هایی عبارتند از میانگین زمان جستجو، سرعت چرخش، نرخ انتقال داخلی و خارجی، اندازه حافظه کش.

4.1 میانگین زمان جستجو

هارد دیسک مدتی را صرف می کند تا سر مغناطیسی موقعیت فعلی را به موقعیت جدیدی منتقل کند، که برای خواندن اطلاعات بعدی لازم است.
در هر موقعیت خاص، بسته به فاصله ای که سر باید حرکت کند، این زمان متفاوت است. معمولاً فقط مقادیر متوسط ​​در مشخصات داده می‌شود و الگوریتم‌های میانگین‌گیری که توسط شرکت‌های مختلف استفاده می‌شود به طور کلی متفاوت است، بنابراین مقایسه مستقیم دشوار است.

به عنوان مثال، فوجیتسو، وسترن دیجیتال از تمام جفت های ممکن عبور می کنند، Maxtor و Quantum از روش دسترسی تصادفی استفاده می کنند. نتیجه به دست آمده را می توان بیشتر تنظیم کرد.

ارزش زمان جستجو برای نوشتن اغلب کمی بیشتر از خواندن است. برخی از تولید کنندگان فقط مقدار کمتری (برای خواندن) در مشخصات خود می دهند. در هر صورت، علاوه بر مقادیر متوسط، در نظر گرفتن حداکثر (از طریق کل دیسک) مفید است.
و حداقل (یعنی از مسیر به مسیر) به دنبال زمان هستند.

4.2 سرعت چرخش

از نقطه نظر سرعت دسترسی به قطعه مورد نظر از رکورد، سرعت چرخش بر مقدار به اصطلاح زمان پنهان تأثیر می گذارد که برای چرخش دیسک به هد مغناطیسی با سکتور مورد نظر ضروری است.

مقدار متوسط ​​این زمان مربوط به نیم دور دیسک است و 8.33 ms در 3600 دور در دقیقه، 6.67 ms در 4500 دور در دقیقه، 5.56 میلی ثانیه در 5400 دور در دقیقه، 4.17 میلی ثانیه در 7200 دور در دقیقه است.

مقدار زمان پنهان با میانگین زمان جستجو قابل مقایسه است، بنابراین در برخی از حالت‌ها می‌تواند تأثیر عملکرد یکسان، اگر نه بیشتر، داشته باشد.

4.3 نرخ باود داخلی

سرعتی که داده ها روی دیسک نوشته یا از روی آن خوانده می شوند. به دلیل ضبط منطقه، مقدار متغیری دارد - در مسیرهای بیرونی بالاتر و در مسیرهای داخلی کمتر است.
هنگام کار با فایل های طولانی، در بسیاری از موارد این پارامتر است که سرعت انتقال را محدود می کند.

4.4 نرخ باود خارجی

- سرعت (پیک) که با آن داده ها از طریق رابط منتقل می شود.

این بستگی به نوع رابط دارد و اغلب دارای مقادیر ثابت است: 8.3; 11.1; 16.7 مگابیت بر ثانیه برای IDE پیشرفته (PIO Mode2, 3, 4)؛ 33.3 66.6 100 برای Ultra DMA; 5، 10، 20، 40، 80، 160 مگابیت بر ثانیه برای SCSI همزمان، Fast SCSI-2، FastWide SCSI-2 Ultra SCSI (16 بیت) به ترتیب.

4.5 وجود هارد دیسک از حافظه کش آن و اندازه آن (بافر دیسک).

حجم و سازماندهی حافظه کش (بافر داخلی) می تواند به طور قابل توجهی بر عملکرد هارد دیسک تأثیر بگذارد. درست مانند حافظه نهان معمولی،
افزایش بهره وری پس از رسیدن به حجم معین به شدت کاهش می یابد.

کش تقسیم‌بندی شده بزرگ برای درایوهای SCSI با کارایی بالا که در محیط‌های چند وظیفه‌ای استفاده می‌شوند، مرتبط است. هرچه حافظه نهان بیشتر باشد، سرعت هارد دیسک بیشتر می شود (128-256 کیلوبایت).

جداسازی تأثیر هر یک از پارامترها بر عملکرد کلی بسیار دشوار است.

الزامات هارد دیسک

نیاز اصلی برای دیسک ها این است که قابلیت اطمینان عملکرد با عمر طولانی قطعات 5-7 سال تضمین شود. آمار خوب، یعنی:

• میانگین زمان بین خرابی ها کمتر از 500 هزار ساعت نیست ( طبقه بالا 1 میلیون ساعت یا بیشتر.)
• سیستم داخلی نظارت فعال وضعیت گره های دیسک فناوری تحلیل و گزارش SMART/Self Monitoring.

فن آوری هوشمندانه. (تکنولوژی تجزیه و تحلیل و گزارش خود نظارتی)یک استاندارد صنعتی باز است که در یک زمان توسط Compaq، IBM و تعدادی دیگر از تولید کنندگان هارد دیسک توسعه یافته است.

معنای این فناوری در خود تشخیص داخلی هارد دیسک نهفته است، که به شما امکان می دهد وضعیت فعلی آن را ارزیابی کنید و در مورد مشکلات احتمالی آینده که می تواند منجر به از دست دادن اطلاعات یا خرابی درایو شود، اطلاع دهید.

وضعیت تمام عناصر حیاتی دیسک به طور مداوم کنترل می شود:
سرها، سطوح کار، یک موتور الکتریکی با یک دوک، یک واحد الکترونیکی. به عنوان مثال، اگر تضعیف سیگنال تشخیص داده شود، اطلاعات بازنویسی شده و مشاهده بیشتر انجام می شود.
اگر سیگنال دوباره ضعیف شود، داده ها به مکان دیگری منتقل می شوند و این خوشه به عنوان معیوب و غیرقابل دسترسی قرار می گیرد و به جای آن خوشه دیگری از ذخیره دیسک در دسترس قرار می گیرد.

هنگام کار با هارد دیسکرژیم دمایی که درایو در آن کار می کند باید رعایت شود. ضمانت سازندگان زمان کارهارد دیسک در دمای محیط خود در محدوده 0 تا 50 درجه سانتیگراد، اگرچه، در اصل، بدون عواقب جدی، می توانید مرزها را حداقل 10 درجه در هر دو جهت تغییر دهید.
با انحرافات زیاد دما، ممکن است شکاف هوا با ضخامت مورد نیاز ایجاد نشود که منجر به آسیب به لایه مغناطیسی می شود.

به طور کلی، تولید کنندگان HDD توجه زیادی به قابلیت اطمینان محصولات خود دارند.

مشکل اصلی ورود ذرات خارجی به دیسک است.

برای مقایسه: یک ذره دود تنباکو دو برابر فاصله بین سطح و سر است، ضخامت موی انسان 5-10 برابر بیشتر است.
برای سر، ملاقات با چنین اشیایی منجر به ضربه شدید و در نتیجه آسیب جزئی یا شکست کامل می شود.
از نظر ظاهری، این امر به دلیل ظهور تعداد زیادی از خوشه‌های غیرقابل استفاده منظم قابل توجه است.

شتاب‌های بزرگ کوتاه‌مدت (اضافه بار) که در هنگام ضربه، سقوط و غیره اتفاق می‌افتد، خطرناک هستند. به عنوان مثال، از یک ضربه، سر به شدت به مغناطیسی برخورد می کند
لایه و باعث تخریب آن در محل مربوطه می شود. یا برعکس ابتدا در جهت مخالف حرکت می کند و سپس تحت تأثیر نیروی کشسانی مانند فنر به سطح برخورد می کند.
در نتیجه ذرات پوشش مغناطیسی در بدنه ظاهر می شوند که دوباره می تواند به سر آسیب برساند.

شما نباید فکر کنید که تحت عمل نیروی گریز از مرکز آنها از دیسک دور می شوند - لایه مغناطیسی
آنها را محکم به داخل می کشاند. در اصل، عواقب آن خود ضربه نیست (شما می توانید به نوعی با از دست دادن تعداد معینی از خوشه ها کنار بیایید)، بلکه این واقعیت است که در این حالت ذرات تشکیل می شوند که مطمئنا باعث آسیب بیشتر به دیسک می شود.

برای جلوگیری از چنین موارد بسیار ناخوشایندی، شرکت های مختلف به انواع ترفندها متوسل می شوند. علاوه بر افزایش ساده استحکام مکانیکی اجزای دیسک، از فناوری هوشمند S.M.A.R.T نیز استفاده می شود که قابلیت اطمینان ضبط و ایمنی داده ها را روی رسانه نظارت می کند (به بالا مراجعه کنید).

در واقع، دیسک همیشه با ظرفیت کامل خود فرمت نمی شود، مقداری حاشیه وجود دارد. این عمدتاً به این دلیل است که عملاً ساخت یک حامل غیرممکن است
که در آن کاملاً کل سطح از کیفیت بالایی برخوردار باشد ، قطعاً خوشه های بد (معیب) وجود خواهد داشت. هنگام قالب بندی سطح پایین یک دیسک، قطعات الکترونیکی آن به گونه ای پیکربندی می شوند که
به طوری که این مناطق شکست خورده را دور می زند و برای کاربر کاملاً نامرئی است که رسانه دارای نقص است. اما اگر قابل مشاهده باشند (مثلاً پس از قالب بندی
ابزار شماره آنها را غیر از صفر نشان می دهد)، پس این در حال حاضر بسیار بد است.

اگر گارانتی منقضی نشده است (و به نظر من بهتر است یک هارد دیسک با گارانتی بخرید)، فوراً درایو را به فروشنده ببرید و یک رسانه جایگزین یا بازپرداخت درخواست کنید.
البته فروشنده بلافاصله شروع به گفتن می کند که چند بخش بد هنوز دلیلی برای نگرانی نیست، اما او را باور نکنید. همانطور که قبلاً ذکر شد ، این زوج به احتمال زیاد باعث بسیاری دیگر می شوند و متعاقباً خرابی کامل هارد دیسک به طور کلی امکان پذیر است.

دیسک مخصوصاً در شرایط کار به آسیب‌دیدگی حساس است، بنابراین نباید کامپیوتر را در مکانی قرار دهید که در معرض ضربه‌ها، لرزش‌ها و غیره باشد.

آماده سازی هارد برای کار

بیایید از همان ابتدا شروع کنیم. بیایید فرض کنیم که یک هارد دیسک و یک کابل به آن را جداگانه از کامپیوتر خریداری کرده اید.
(واقعیت این است که با خرید کامپیوتر مونتاژ شده، یک دیسک آماده برای استفاده دریافت خواهید کرد).

چند کلمه در مورد رسیدگی به آن. هارد دیسک محصولی بسیار پیچیده است که علاوه بر الکترونیک، مکانیک دقیق نیز دارد.
بنابراین، نیاز به رسیدگی دقیق دارد - شوک، افت و لرزش قوی می تواند به قسمت مکانیکی آن آسیب برساند. به عنوان یک قاعده، صفحه درایو حاوی بسیاری از عناصر کوچک است و با پوشش های قوی بسته نمی شود. به همین دلیل باید مراقب ایمنی آن باشید.
اولین کاری که هنگام دریافت هارد دیسک باید انجام دهید این است که اسناد همراه آن را بخوانید - مطمئناً حاوی اطلاعات مفید و جالب زیادی است. در انجام این کار باید به نکات زیر توجه کنید:

• وجود و گزینه هایی برای تنظیم جامپرهایی که تنظیم (نصب) دیسک را تعیین می کنند، به عنوان مثال، تعریف پارامتری به عنوان نام فیزیکی دیسک (ممکن است باشند، اما ممکن است نباشند)،
• تعداد هدها، سیلندرها، بخش های روی دیسک، سطح پیش جبرانی و همچنین نوع دیسک. این داده ها باید در پاسخ به درخواستی از برنامه راه اندازی کامپیوتر (تنظیم) وارد شوند.
  تمام این اطلاعات هنگام قالب بندی دیسک و آماده سازی دستگاه برای کار با آن مورد نیاز خواهد بود.
• اگر رایانه شخصی پارامترهای هارد دیسک شما را تعیین نمی کند، مشکل بزرگتردرایوی نصب خواهد شد که هیچ سندی برای آن وجود ندارد.
  در اکثر دیسک‌های سخت، می‌توانید برچسب‌هایی با نام سازنده، نوع (برند) دستگاه و همچنین جدولی از تراک‌هایی که استفاده از آنها مجاز نیست، پیدا کنید.
  علاوه بر این، درایو ممکن است حاوی اطلاعاتی در مورد تعداد هدها، سیلندرها و بخش ها و سطح پیش جبران باشد.

انصافاً باید گفت که اغلب فقط نام آن روی دیسک نوشته می شود. اما حتی در این مورد، می توانید اطلاعات مورد نیاز را یا در دایرکتوری پیدا کنید،
یا از طریق تماس با نماینده شرکت. دریافت پاسخ به سه سوال مهم است:

• برای استفاده از درایو به عنوان master/slave، جامپرها چگونه باید تنظیم شوند؟
• چند سیلندر، هد، بخش در هر مسیر، مقدار پیش جبران چقدر است؟
• چه نوع دیسکی در رام ضبط شده است بایوس بهترهمربوط به این درایو است؟

با این اطلاعات می توانید اقدام به نصب هارد دیسک کنید.

برای نصب هارد درایو در رایانه خود، موارد زیر را انجام دهید:

1. کاملا غیر فعال کنید واحد سیستماز منبع تغذیه، پوشش را بردارید.
2. کابل هارد را به کنترلر مادربرد وصل کنید. در صورت نصب درایو دوم، در صورت داشتن کانکتور اضافی، می توانید از کابل اول استفاده کنید، اما باید به یاد داشته باشید که سرعت هارد دیسک های مختلف به کندی مقایسه می شود.
3. در صورت نیاز، جامپرها را مطابق روش تعویض کنید سختدیسک
4. درایو را در فضای خالی نصب کنید و کابل را از کنترلر روی برد به کانکتور هارد با نوار قرمز به منبع تغذیه، کابل منبع تغذیه وصل کنید.
5. هارد دیسک را با چهار پیچ در دو طرف محکم ببندید، کابل ها را به طور منظم / کم در داخل کامپیوتر قرار دهید تا هنگام بستن درب، آنها را برش ندهید.
6. بلوک سیستم را ببندید.
7. اگر رایانه شخصی دیسک سخت را شناسایی نکرد، پیکربندی رایانه را با استفاده از «Setup» تغییر دهید تا رایانه بداند که دستگاه جدیدی به آن اضافه شده است.

تولید کنندگان هارد دیسک

وینچسترهایی با همان ظرفیت (اما تولید کنندگان مختلف) معمولاً مشخصات کم و بیش مشابهی دارند و تفاوت ها عمدتاً در طراحی کیس، فاکتور فرم (به عبارت دیگر ابعاد) و مدت گارانتی بیان می شود. علاوه بر این، دومی باید به طور خاص ذکر شود: هزینه اطلاعات در یک هارد دیسک مدرن اغلب چندین برابر بیشتر از قیمت خود است.

اگر درایو شما از کار بیفتد، تلاش برای تعمیر آن اغلب به معنای قرار دادن اطلاعات شما در معرض خطر اضافی است.
یک راه بسیار منطقی تر این است که دستگاه خراب را با یک دستگاه جدید جایگزین کنید.
سهم شیر هارد دیسک ها در بازار روسیه (و نه تنها) را محصولاتی از IBM، Maxtor، Fujitsu، Western Digital (WD)، Seagate، Quantum تشکیل می دهند.

نام سازنده تولید کننده نوع داده شدهراندن،

شرکت کوانتوم (www. quantum. com.)، که در سال 1980 تاسیس شد، یکی از کهنه کارها در بازار ذخیره سازی دیسک است. این شرکت به دلیل خلاقیت خود شناخته شده است راه حل های فنی، با هدف بهبود قابلیت اطمینان و عملکرد هارد دیسک ها، زمان دسترسی به داده ها روی دیسک و سرعت خواندن / نوشتن روی دیسک، توانایی اطلاع رسانی در مورد مشکلات احتمالی آینده که می تواند منجر به از دست دادن اطلاعات یا خرابی درایو شود.

- یکی از فناوری های اختصاصی کوانتوم SPS (Shock Protection System) است که برای محافظت از دیسک در برابر ضربه طراحی شده است.

- یک برنامه داخلی DPS (سیستم حفاظت از داده) که برای صرفه جویی در گرانترین - داده های ذخیره شده روی آنها طراحی شده است.

شرکت وسترن دیجیتال (www.wdс.com.)همچنین یکی از قدیمی‌ترین شرکت‌های تولید دیسک درایو است که فراز و نشیب‌های خود را در تاریخ خود شناخته است.
این شرکت اخیراً توانسته جدیدترین فناوری ها را در درایوهای خود وارد کند. در میان آنها، شایان ذکر است که توسعه خودمان - فناوری Data Lifeguard، که توسعه بیشتر S.M.A.R.T است. تلاش می کند تا زنجیره را به طور منطقی کامل کند.

طبق این فناوری، سطح دیسک در مدت زمانی که سیستم از آن استفاده نمی کند، به طور مرتب اسکن می شود. داده ها را می خواند و صحت آن را بررسی می کند. اگر در فرآیند دسترسی به یک بخش مشکلاتی ذکر شود، داده ها به بخش دیگری منتقل می شوند.
اطلاعات مربوط به بخش های با کیفیت پایین در لیست نقص داخلی ثبت می شود، که این امکان را فراهم می کند که در آینده از نوشتن در بخش های بد جلوگیری شود.

شرکت سیگیت (www.seagate.com)در بازار ما بسیار معروف است. در ضمن، من هارد دیسک های این شرکت خاص را توصیه می کنم، زیرا آنها قابل اعتماد و بادوام هستند.

در سال 1998، او با انتشار مجموعه دیسک مدالیست پرو، بازگشتی جدید داشت.
با سرعت چرخش 7200 دور در دقیقه با استفاده از یاتاقان های مخصوص این کار. قبلاً از این سرعت فقط در درایوهای رابط SCSI استفاده می شد که باعث افزایش کارایی می شد. همین سری از فناوری SeaShield System استفاده می کند که برای بهبود محافظت از دیسک و داده های ذخیره شده روی آن در برابر اثرات الکترواستاتیک و شوک طراحی شده است. در عین حال، اثر تابش الکترومغناطیسی نیز کاهش می یابد.

تمامی دیسک های تولید شده از S.M.A.R.T پشتیبانی می کنند.
در جدید سیگیت درایو می کنداستفاده از یک نسخه بهبود یافته از سیستم SeaShield خود را با ویژگی های بیشتر فراهم می کند.
به طور قابل توجهی، سیگیت ادعا کرد که بالاترین مقاومت در برابر ضربه صنعت در سری به روز شده - 300G در شرایط غیرعملیاتی را دارد.

شرکت IBM (www.storage.ibm.com)اگرچه تا همین اواخر تامین کننده اصلی نبود بازار روسیههارد دیسک ها، اما به سرعت به خاطر هارد دیسک های سریع و قابل اعتماد خود شهرت خوبی به دست آورد.

شرکت فوجیتسو (www.fujitsu.com)تولید کننده بزرگ و با تجربه درایوهای دیسک، نه تنها مغناطیسی، بلکه نوری و مغناطیسی نوری نیز می باشد.
درست است، این شرکت به هیچ وجه در بازار هارد دیسک های دارای رابط IDE پیشرو نیست: حدود 4٪ از این بازار را کنترل می کند (طبق مطالعات مختلف) و منافع اصلی آن در زمینه دستگاه های SCSI نهفته است.

فرهنگ لغت اصطلاحات

از آنجایی که برخی از عناصر درایو که نقش مهمی در عملکرد آن دارند، اغلب به عنوان مفاهیم انتزاعی درک می شوند، در ادامه مهمترین اصطلاحات را توضیح می دهیم.

زمان دسترسیمدت زمانی است که هارد دیسک برای جستجو و انتقال داده ها به یا از حافظه نیاز دارد.
عملکرد درایوهای دیسک سخت اغلب با زمان دسترسی (واکشی) تعیین می شود.

خوشه (Сluster)- کوچکترین واحد فضایی که سیستم عامل با آن در جدول مکان فایل کار می کند. معمولاً یک خوشه از 2-4-8 یا چند بخش تشکیل شده است.
تعداد سکتورها به نوع دیسک بستگی دارد. جستجوی خوشه‌ها به جای بخش‌های جداگانه، سربار سیستم‌عامل را در طول زمان کاهش می‌دهد. خوشه های بزرگ عملکرد سریع تری را ارائه می دهند
درایو، از آنجایی که تعداد خوشه ها در این مورد کمتر است، اما از فضای (فضا) روی دیسک بدتر استفاده می شود، زیرا ممکن است بسیاری از فایل ها کوچکتر از خوشه باشند و از بایت های باقی مانده از خوشه استفاده نشود.

کنترلر (CU) (کنترل کننده)- مدارهایی که معمولاً روی یک برد توسعه قرار دارند و عملکرد یک هارد دیسک را کنترل می کنند، از جمله حرکت دادن هد و خواندن و نوشتن داده ها.

سیلندر (Сylinder)- آهنگ ها در مقابل یکدیگر در همه طرف های همه دیسک ها قرار دارند.

سر درایو- مکانیزمی که در امتداد سطح هارد دیسک حرکت می کند و ضبط الکترومغناطیسی یا خواندن داده ها را فراهم می کند.

جدول تخصیص فایل (FAT)- یک رکورد ایجاد شده توسط سیستم عامل که موقعیت هر فایل را روی دیسک و بخش هایی که استفاده می شود و نوشتن داده های جدید بر روی آنها رایگان است را پیگیری می کند.

شکاف سرفاصله بین سر درایو و سطح دیسک است.

در میان بگذارید- رابطه بین سرعت چرخش دیسک و سازماندهی بخش های روی دیسک. به طور معمول، سرعت چرخش دیسک از توانایی کامپیوتر برای دریافت اطلاعات از دیسک بیشتر است. تا زمانی که کنترلر داده ها را می خواند، بخش سریال بعدی از قبل عبور کرده است. بنابراین، داده ها از طریق یک یا دو بخش روی دیسک نوشته می شوند. با کمک نرم افزار مخصوص، هنگام فرمت کردن دیسک، می توانید ترتیب خط کشی را تغییر دهید.

درایو منطقی- قسمت های خاصی از سطح کار هارد دیسک که به عنوان درایوهای جداگانه در نظر گرفته می شوند.
برخی از درایوهای منطقی را می توان برای سیستم عامل های دیگر مانند یونیکس استفاده کرد.

توقفگاه خودرو- هدهای درایو را به یک نقطه معین منتقل کرده و آنها را در حالت ثابت بر روی قسمت‌های بلااستفاده دیسک ثابت کنید تا در هنگام لرزش درایو هنگام برخورد هدها به سطح دیسک، آسیب به حداقل برسد.

پارتیشن بندی– عملیات تقسیم هارد دیسک به دیسک های منطقی. همه دیسک ها پارتیشن بندی شده اند، اگرچه دیسک های کوچک ممکن است فقط یک پارتیشن داشته باشند.

دیسک (پلاتر)- خود دیسک فلزی، پوشیده از یک ماده مغناطیسی، که داده ها روی آن نوشته شده است. یک هارد دیسک معمولا بیش از یک درایو دارد.

RLL (محدود به طول اجرا)- یک طرح رمزگذاری که توسط برخی کنترل کننده ها برای افزایش تعداد بخش ها در هر مسیر برای تطبیق استفاده می شود. بیشترداده ها.

بخش- تقسیم تراک های دیسک که واحد اصلی اندازه مورد استفاده درایو است. بخش های سیستم عامل معمولاً 512 بایت هستند.

زمان تعیین موقعیت (زمان جستجو)- زمان لازم برای حرکت هد از مسیری که روی آن نصب شده است به مسیر دلخواه دیگر.

آهنگ (آهنگ)- تقسیم متحدالمرکز دیسک. آهنگ ها مانند آهنگ های روی یک رکورد هستند. بر خلاف آهنگ های روی یک رکورد، که یک مارپیچ پیوسته هستند، آهنگ های روی دیسک دایره ای هستند. آهنگ ها به نوبه خود به خوشه ها و بخش ها تقسیم می شوند.

زمان جستجوی مسیر به مسیر- زمان مورد نیاز برای انتقال سر درایو به مسیر مجاور.

نرخ انتقال- مقدار اطلاعات ارسال شده بین دیسک و کامپیوتر در واحد زمان. همچنین شامل زمان جستجوی آهنگ نیز می شود.