Какво е HDD.  Какво е твърд диск (HDD)? Какво е hdd устройство

Твърдият диск е почти един от най-важните елементи на съвременния компютър. Тъй като е предназначен основно за дългосрочно съхранение на вашите данни, това могат да бъдат игри, филми и други големи файлове, съхранявани на вашия компютър. И би било много жалко, ако внезапно може да се повреди, в резултат на което можете да загубите всичките си данни, които могат да бъдат много трудни за възстановяване. И за да работите правилно и да замените този елемент, трябва да разберете как работи и какво представлява - HDD.

От тази статия ще научите за работата харддиск, неговите компоненти и техническа характеристикао

Обикновено основните елементи на твърдия диск са няколко кръгли алуминиеви плочи. За разлика от флопи дисковете (забравени дискети), те трудно се огъват, откъдето идва и името твърд диск. В някои устройства те са инсталирани несменяеми и се наричат ​​фиксирани (fixeddisk). Но в обикновените настолни компютрии дори някои модели лаптопи и таблети могат да бъдат заменени без проблеми.

Фигура: Твърд диск без горен капак

Бележката!

Защо твърди дисковепонякога наричан Уинчестър и как се отнасят към огнестрелните оръжия. Някъде през 60-те години на миналия век, IBM пусна това, което тогава беше високоскоростен твърд диск с номер на разработка 30-30. Което съвпадна с обозначението на известното нарезно оръжие Уинчестър и затова този термин скоро се утвърди в компютърния жаргон. Но всъщност твърдите дискове нямат нищо общо с истинските твърди дискове.

Как работи твърдият диск?

Записването и четенето на информация, разположена върху концентричните кръгове на твърдия диск, разделени на сектори, се осъществява с помощта на универсални глави за запис/четене.

Всяка страна на диска има собствена писта за запис и четене, но главите са разположени на общо устройство за всички дискове. Поради тази причина главите се движат синхронно.

Видео в YouTube: Операция за отваряне на твърдия диск

Нормалната работа на устройството не позволява контакт между главите и магнитната повърхност на диска. Ако обаче няма захранване и устройството спре, главите пак падат върху магнитната повърхност.

По време на работа на твърдия диск се образува малка въздушна междина между повърхността на въртящата се плоча и главата. Ако прашинка попадне в тази празнина или устройството се разклати, има голяма вероятност главата да се сблъска с въртящата се повърхност. Силният удар може да доведе до отказ на главата. Този резултат може да доведе до повреда на няколко байта или до пълна неработоспособност на устройството. Поради тази причина в много устройства магнитната повърхност е легирана, след което върху нея се нанася специална смазка, за да се справи с периодичното разклащане на главите.

Някои съвременни дискове използват механизъм за зареждане/разтоварване, който не позволява на главите да докосват магнитната повърхност, дори ако захранването е изгубено.

Високо и ниско ниво на форматиране

Използване на форматиране високо нивопозволява на операционната система да създава структури, които улесняват работата с файлове и данни, съхранявани на твърдия диск. Всички налични дялове (логически устройства) са снабдени със сектор за зареждане на том, две копия на таблицата за разпределение на файлове и главна директория. Чрез горните структури операционната система успява да разпространява дисково пространство, проследяване на местоположението на файловете, както и заобикаляне на повредени зони на диска.

С други думи, форматирането на високо ниво се свежда до създаване на съдържание на диска и файлова система(FAT, NTFS и др.). „Истинското“ форматиране може да се класифицира само като форматиране на ниско ниво, по време на което дискът се разделя на песни и сектори. Използвайки командата DOS FORMAT, флопи дискът се подлага на двата вида форматиране наведнъж, докато твърдият диск се подлага само на форматиране на високо ниво.

За да извършите форматиране на ниско ниво на твърд диск, трябва да използвате специална програма, предоставяни най-често от производителя на диска. Форматирането на дискети с помощта на FORMAT включва извършването на двете операции, докато в случай на твърди дискове, горните операции трябва да се извършват отделно. Освен това твърдият диск претърпява и трета операция - създаването на дялове, които са предпоставка за използване на повече от една операционна система на един компютър.

Организацията на няколко дяла позволява да се инсталира на всеки от тях собствена операционна инфраструктура с отделен обем и логически устройства. Всеки том или логическо устройство има собствено буквено обозначение (напр карам C,Dруда).

От какво се състои твърдият диск?

Почти всеки модерен твърд диск включва един и същ набор от компоненти:

дискове(броят им най-често достига 5 броя);

глави за четене/запис(броят им най-често достига 10 броя);

механизъм за задвижване на главата(този механизъм поставя главите в желаната позиция);

мотор на дисковото устройство(устройство, което кара дисковете да се въртят);

въздушен филтър(филтри, разположени вътре в кутията на задвижването);

печатна електронна платкас контролни вериги(чрез този компонент се управлява задвижването и контролера);

кабели и конектори(електронни компоненти на HDD).

Запечатана кутия - HDA - най-често се използва като корпус за дискове, глави, механизъм за задвижване на главата и двигател на дисково устройство. Обикновено тази кутия е единична единица, която почти никога не се отваря. Други компоненти, които не са включени в HDA, които включват конфигурационни елементи, печатна платка и преден панел, са подвижни.

Система за автоматично паркиране и управление на главата

В случай на прекъсване на захранването е предвидена контактна система за паркиране, чиято задача е да спусне щангата с главите върху самите дискове. Независимо от факта, че устройството може да издържи десетки хиляди изкачвания и слизания на четящите глави, всичко това трябва да се случва в зони, специално предназначени за тези действия.

При постоянни изкачвания и спускания се получава неизбежно изтриване на магнитния слой. Ако устройството се разклати след износване, има вероятност да настъпи повреда на диска или главите. За да се предотвратят горните проблеми, съвременните устройства са оборудвани със специален механизъм за зареждане / разтоварване, който представлява плоча, която се поставя върху външната повърхност на твърдите дискове. Тази мярка предотвратява докосването на главата с магнитната повърхност, дори ако захранването е изключено. Когато напрежението е изключено, задвижването автоматично "паркира" главите върху повърхността на наклонената плоча.

Малко за въздушните филтри и въздуха

Почти всички твърди дискове са оборудвани с два въздушни филтъра: барометричен филтър и филтър за рециркулация. Това, което отличава горните филтри от сменяемите модели, използвани в устройствата от по-старо поколение, е, че те се поставят вътре в кутията и не се очаква да бъдат сменени до края на експлоатационния им живот.

Старите дискове използваха технологията на постоянно движение на въздуха в и извън кутията, използвайки филтър, който трябваше да се сменя периодично.

Разработчиците на модерни задвижвания трябваше да изоставят тази схема и следователно филтърът за рециркулация, който се намира в запечатания корпус на HDA, се използва само за филтриране на въздуха вътре в кутията от най-малките частици, уловени вътре в кутията. Независимо от всички взети предпазни мерки, малки частици все още се образуват след многократно кацане и излитане на главите. Като се има предвид факта, че корпусът на задвижването е запечатан и вътре в него се изпомпва въздух, той продължава да функционира дори в силно замърсена среда.

Интерфейсни конектори и връзки

Много модерни дискове твърди дисковеса оборудвани с няколко интерфейсни конектора, предназначени за свързване към източник на захранване и към системата като цяло. По правило устройството съдържа най-малко три вида конектори:

интерфейсни конектори;

конектор за захранване;

съединител за заземяване.

Интерфейсните конектори заслужават специално внимание, тъй като те са предназначени за устройството за получаване / предаване на команди и данни. Много стандарти не изключват възможността за свързване на няколко устройства към една шина.

Както бе споменато по-горе, HDD устройствата могат да бъдат оборудвани с няколко интерфейсни конектора:

MFM и ESDI- изчезнали конектори, използвани на първите твърди дискове;

IDE/ATA- конектор за свързване на устройства за съхранение, който дълго време беше най-често срещаният поради ниската си цена. Технически този интерфейс е подобен на 16-битовата ISA шина. Последващото развитие на стандартите IDE допринесе за увеличаване на скоростта на обмен на данни, както и за появата на възможност за директен достъп до паметта с помощта на DMA технология;

Сериен ATA- конектор, който замени IDE, който физически е еднопосочна линия, използвана за сериен трансфер на данни. Да бъдеш в режим на съвместимост е подобен на IDE интерфейса, но наличието на „роден“ режим ви позволява да се възползвате от допълнителен набор от възможности.

SCSI- универсален интерфейс, който се използва активно на сървъри за свързване на твърди дискове и други устройства. Въпреки добрата техническа производителност, той не е станал толкова широко разпространен като IDE поради високата си цена.

SAS- сериен аналогов SCSI.

USB- интерфейс, който е необходим за свързване на външни твърди дискове. Обменът на информация в този случай се осъществява чрез протокола USB Mass Storage.

FireWire- конектор, подобен на USB, необходим за свързване на външен твърд диск.

Fibre Channel-интерфейс, използван от системи от висок клас поради високата скорост на трансфер на данни.

Индикатори за качество на твърдия диск

Капацитет- количеството информация, което устройството може да побере. Тази цифра в съвременните твърди дискове може да достигне до 4 терабайта (4000 гигабайта);

производителност. Този параметър има пряко влияние върху времето за реакция и средната скорост на предаване на информация;

Надеждност– показател, определен от средното време между отказите.

Граници на физическия капацитет

Максималният капацитет, използван от твърд диск, зависи от редица фактори, включително интерфейса, драйверите, операционната система и файловата система.

Първото ATA устройство, пуснато през 1986 г., имаше ограничение за капацитет от 137 GB.

Различен BIOS версиясъщо допринесе за намаляване на максималния капацитет на твърдите дискове и следователно системите, изградени преди 1998 г., имаха капацитет до 8,4 GB, а системите, пуснати преди 1994 г., имаха капацитет от 528 MB.

Дори и след решаване на проблемите с BIOS, ограничението на капацитета на устройствата с интерфейс за свързване ATA остана, максималната му стойност беше 137 GB. Това ограничение беше преодоляно чрез стандарта ATA-6, издаден през 2001 г. Този стандартизползва разширена схема за адресиране, което от своя страна допринесе за увеличаване на капацитета за съхранение до 144 GB. Подобно решение направи възможно въвеждането на устройства с PATA и SATA интерфейси, чийто капацитет за съхранение е по-висок от определения лимит от 137 GB.

Ограничения на ОС за максимален обем

Почти всички съвременни операционни системи не налагат никакви ограничения върху такъв показател като капацитета на твърдите дискове, което не може да се каже за повече по-ранни версииоперационна система.

Например, DOS не разпозна твърди дискове, чийто капацитет надвишава 8,4 GB, тъй като достъпът до устройствата в този случай се извършва чрез LBA адресиране, докато в DOS 6.x и по-ранни версии се поддържа само CHS адресиране.

Има и ограничение за капацитета на твърдия диск при инсталиране на Windows 95. Максималната стойност на това ограничение е 32 GB. В допълнение, актуализиран Windows версии 95 поддържа само файловата система FAT16, която от своя страна налага ограничение от 2 GB върху размерите на дяловете. От това следва, че ако използвате 30 GB твърд диск, той трябва да бъде разделен на 15 дяла.

Ограниченията на операционната система Windows 98 позволяват използването на по-големи твърди дискове.

Характеристики и параметри

Всеки твърд диск има списък с технически характеристики, според които се установява йерархията на неговото използване.

Първото нещо, на което трябва да обърнете внимание, е вида на използвания интерфейс. Напоследък всеки компютър започна да използва SATA.

Вторият не по-малко важен момент е обемът. свободно пространствона вашия твърд диск. Минималната му стойност днес е само 80 GB, а максималната е 4 TB.

Друга важна характеристика при закупуване на лаптоп е формата на твърдия диск.

Най-популярни в този случай са моделите, чийто размер е 2,5 инча, докато при настолните компютри размерът е 3,5 инча.

Не трябва да пренебрегвате скоростта на въртене на шпиндела, минималните стойности са 4200, максимумът е 15 000 об / мин. Всички горепосочени характеристики имат пряко влияние върху скоростта на твърдия диск, която се изразява в MB/s.

Скорост на твърдия диск

Не по-малко важни са показателите за скорост на твърдия диск, които се определят от:

Скорост на шпиндела, измерено в обороти в минута. Неговата задача не включва директно идентифициране на реалната скорост на обмен; той ви позволява само да различите по-бързо устройство от по-бавно устройство.

Време за достъп. Този параметър изчислява времето, прекарано от твърдия диск от получаване на команда до предаване на информация през интерфейса. Най-често използвам средните и максималните стойности.

Време за позициониране на главата. Тази стойност показва времето, необходимо на главите да се преместят и настроят от една песен в друга.

Честотна лентаили производителност на диска по време на последователно прехвърляне на големи количества данни.

Вътрешна скорост на трансфер на данниили скоростта на информацията, предавана от контролера към главите.

Външна скорост на предаванеили скоростта на информацията, предавана през външния интерфейс.

Малко за S.M.A.R.T.

S.M.A.R.T.– помощна програма, предназначена за независима проверка на състоянието на съвременни твърди дискове, които поддържат PATA и SATA интерфейси, както и работещи в персонални компютриот операционната зала Windows система(от NT към Vista).

S.M.A.R.T. изчислява и анализира състоянието на свързаните твърди дискове на равни интервали от време, независимо дали операционна системаили не. След като анализът е извършен, иконата за резултат от диагностиката се показва в десния ъгъл на лентата на задачите. Въз основа на резултатите, получени по време на S.M.A.R.T. диагностика, иконата може да показва:

За отличното състояние на всеки твърд диск, свързан към компютъра, който поддържа S.M.A.R.T. технология;

Фактът, че един или повече индикатори за здраве не отговарят на праговата стойност, докато параметрите Pre-Failure/Advisory имат нулева стойност. Горното състояние на твърдия диск обаче не се счита за преди повреда, ако този твърд диск съдържа важна информация, препоръчително е да го записвате на друг носител възможно най-често или да смените HDD.

Фактът, че един или повече индикатори за състояние не отговарят на праговата стойност, докато параметрите Pre-Failure/Advisory имат активна стойност. Според разработчиците на твърди дискове това е предаварийно състояние и не си струва да съхранявате информация на такъв твърд диск.

Фактор на надеждност

Индикатор като надеждността на съхранение на данни е една от най-важните характеристики на твърдия диск. Процентът на повреда на твърдия диск е веднъж на всеки сто години, от което можем да заключим, че HDD се счита за най-надеждният източник за съхранение на данни. В същото време надеждността на всеки диск се влияе пряко от условията на работа и самото устройство. Понякога производителите доставят на пазара напълно „суров“ продукт и следователно не можете да пренебрегнете архивирането и напълно да разчитате на твърдия диск.

Разходи и цена

Всеки ден цената на HDD става все по-малка. Например, днес цената на трудно ATA устройствоза 500 GB е средно $120, за сравнение през 1983 г. твърд диск с капацитет от 10 MB струва $1800.

От горното твърдение можем да заключим, че цената на твърдите дискове ще продължи да пада и следователно в бъдеще всеки ще може да закупи доста обемни дискове на разумни цени.

Когато се говори за компютри, често се използват термини като твърд диск, твърд диск или HDD. Тези термини се отнасят до един от основните компоненти на съвременния компютър, който се използва за съхраняване на всички потребителски данни. В тази статия ще научите какво е твърд диск, защо се нарича твърд диск и как да изберете правилния компонент.

Как изглежда твърд диск без капак?

Твърдият диск е устройство за съхранение на данни, което работи на базата на магнитен запис. В това устройство данните се записват върху слой от феромагнитен материал, нанесен върху повърхността на алуминиев или стъклен диск.

Твърдият диск използва един или повече от тези дискове, които са фиксирани на обща ос. По време на работа на устройството тези дискове се въртят с висока скорост (5400 оборота в минута или повече), докато над диска има магнитна глава, която чете и записва информация на диска.

Твърдият диск е доста чувствително устройство. Ако възникне голямо претоварване, например поради удар, той лесно може да се повреди. Тази уязвимост е особено важна, докато устройството работи. Това е така, защото твърдият диск е произведен с строги допуски. Например разстоянието между магнитната четяща глава и повърхността на диска, който се върти по време на работа, е само 10 нанометра.

Сега твърдите дискове постепенно се заменят. За разлика от твърдите дискове, твърдите дискове нямат движещи се части и следователно не са толкова податливи на удари и претоварвания. Освен това SSD дисковете работят. Това ви позволява да включите компютъра си и да стартирате програми по-бързо.

От друга страна, цената за съхранение на 1 гигабайт данни на SSD устройство е много по-висока. Така твърд диск от 1 терабайт сега струва около $50, докато SSD от 1 терабайт струва поне $200. Поради това твърдите дискове все още са основното устройство за дългосрочно съхранение на данни и производителите на настолни компютри и лаптопи продължават да ги вграждат в своите устройства.

Но с течение на времето цената на SSD ще намалее и в един момент те напълно ще заменят твърдите дискове. В наши дни SSD дисковете се използват най-често заедно с твърд диск. Операционната система и програмите се съхраняват на SSD устройството, а потребителските файлове се съхраняват на твърдия диск.

Какво е твърд диск

Как изглежда един твърд диск?

Твърдият диск има няколко алтернативни имена. Например, не е необичайно да се използва съкращението HDD за обозначаването му, което означава твърд диск, което може да се преведе като устройство с твърд диск. Друго възможно име е Уинчестър. Това е неофициално жаргонно име, което се появява през 70-те години.

Според една версия твърдият диск започва да се нарича твърд диск заради служителите на IBM, които разработиха модела 3340 на твърдия диск. на това устройствоинженерите използваха съкратеното обозначение "30-30". Това обозначение показва, че твърдият диск се състои от два модула от 30 мегабайта. В същото време съвпада с името на патрона за винтовка Winchester .30-30 за популярната пушка Winchester Model 1894. Поради това съвпадение твърдият диск започва да се нарича твърд диск.

Това име се улови добре и беше широко използвано до края на 90-те години. По-късно започва да излиза от употреба. Сега в САЩ и Европа твърдият диск вече не се нарича твърд диск, но в страните от ОНД това име все още се използва.

Избор на твърд диск

За да не направите грешка, важно е ясно да разберете за какво ще се използва този диск. Първо, трябва да вземете решение за вида на твърдия диск. В днешно време има външни и вътрешни твърди дискове. обикновено имат защитен калъф и USB интерфейс, който ви позволява да свържете този диск към компютър като обикновено флаш устройство. Този тип диск обикновено се използва за прехвърляне или Резервно копиеданни. Вътрешните твърди дискове обикновено са оборудвани със SATA интерфейс и са предназначени за инсталиране в компютър.

И второ, трябва да изберете форм фактор. Съвременните дискове се предлагат в две версии: 2,5 и 3,5 инча. 2,5-инчовите версии се инсталират в лаптопи, а 3,5-инчовите версии се инсталират в настолни компютри. Външните твърди дискове също могат да бъдат 2,5 или 3,5 инча. Външните 2,5-инчови устройства са по-компактни и не изискват допълнителна храна, докато външни дискове 3,5 инча предлагат повече обем за същата цена.

След като сте решили типа и формата на твърдия диск, можете да разгледате капацитета и други характеристики. Например, такива характеристики като скорост на шпиндела и размер на кеша са много важни. Колкото по-високи са те, толкова по-бързо ще работи устройството. Производителят на твърди дискове също е важен; в момента най-качествените модели се произвеждат от Western Digital и Seagate.

HDD е устройство за съхранение на данни - устройство с твърд магнитен диск. “HDD” е съкращение за английската фраза Hard Disk Drive. Други имена на HDD: твърд диск, твърд диск, HDD, винт, твърд, тенекия, тенекия.

За какво е HDD?

HDD се използва за съхраняване на информация. Информацията, намираща се на твърдия диск, се нарича данни. Данните на диска са организирани с помощта на файлова система и са представени от файлове.

HDD е компютърна памет. Не го бъркайте с RAM. Твърдият диск е енергонезависима памет, RAM паметта е енергонезависима.

Твърдият диск вече е основното устройство за съхранение и ако имате компютър, тогава имате винт.

Принцип на работа на HDD

Твърдите дискове, тоест HDD, работят подобно на устройство, за което всички отдавна са забравили - „плейър“, с въртящ се диск и игла за възпроизвеждане на музика. Елементите за преобразуване (глави за четене/запис), използвани в твърдите дискове, са подобни на главите за четене/запис, които се използват във видеорекордери и стереокасетофони за достъп до информация на магнитни носители.

Твърдите дискове съхраняват информация върху въртяща се метална или стъклена плоча, покрита с магнитен материал. По правило дискът се състои от няколко плочи, свързани с общ прът - шпиндел. Всяка плоча е нещо като винилова плоча със запис, който се пуска от грамофон. Информацията обикновено се съхранява от двете страни на табелата.

Докато дискът се върти, елемент, наречен глава, чете или записва двоични данни върху магнитния носител. Информацията се записва на диска, като се използва всеки метод на кодиране, от който има много. Методът на кодиране и плътността на запис се определят от дисковия контролер.

Без да навлизаме повече в описанието на принципа на работа на HDD, можем да кажем, че твърдият диск всъщност е супер плейър с куп (или може би само една) грамофонни плочи вътре. Въпреки че, разбира се, по отношение на сложността на устройството, играчът не лежеше с него.

Минало и бъдеще на HDD

Първият твърд диск е разработен от IBM в началото на 70-те години.

През 1983 г., с пускането на първия компютър IBM PC/XT, твърд диск от Seagate Technology се появи в живота на хиляди новоизсечени, все още диви потребители. Ранният интерфейс на твърдия диск, разработен от Алън Шугарт (основател на Seagate Technology), беше де факто стандарт за HDD в продължение на много години. Последвалите разработки на Seagate формират основата за интерфейсите ESDI и IDE. Shugart също така разработи интерфейса SCSI, който сега се използва в много съвременни компютри.

Между другото, твърдите дискове Seagate сега са най-продаваните в Европа. И кой в ​​Русия не знае прочутите Баракуди?

Най-важната посока в развитието на технологията на твърдите дискове винаги е била увеличаването на техния капацитет (за съхранение). Напредъкът в тази област се движи особено от непрекъснато нарастващите изисквания софтуер. Увеличаването на капацитета на устройствата е възможно или чрез увеличаване на размера на самите устройства, или чрез увеличаване на плътността на съхранение на данни. Ограничение на увеличението HDD размерие достигнат, ограничението за плътност на съхранение на данни все още не е достигнато. Но няма да е дълго.

Трябва да знам

1. HDD е сложно устройство за съхранение на информация

2. Твърдият диск е с кратък живот и едва ли ще издържи повече от три години при постоянна употреба.

3. Изключително нежелателно е да носите твърд диск (някъде), да го въртите в ръцете си или дори да го изваждате от кутията на компютъра. Winchester е много чувствителен към вибрации!

4. Вътрешна организация HDD е много сложен. Ако някога сте ходили в кръг от млади радиолюбители, това изобщо не означава, че вече можете да ремонтирате твърди дискове. Ремонтът на твърди дискове изисква нещо повече от поялник!

5. Тези, които обичат да се занимават с хардуер, трябва да помнят, че отваряйки HDA на диска, вие по този начин слагате край както на информацията, така и на самия твърд диск

6. По отношение на сигурността на съхранението, носителите за съхранение могат да бъдат подредени в следния ред (с нарастващ риск от загуба на данни): глава, хартия, твърд диск. Не съхранявайте важна информация на HDD! И ако трябва, винаги правете резервни копия!

7. Ако информацията на вашия твърд диск е недостъпна по някаква причина, не се опитвайте да я възстановите! Най-вероятно само ще го унищожите напълно - по-добре е да се обърнете към професионалисти. Възстановяването на данни не е голяма работа!

8. Думата “HDD” е мръсна дума и не се използва в учтивото общество, тя характеризира нещо (меко казано) ненадеждно, краткотрайно и отвратително

Твърдите дискове или твърдите дискове, както още ги наричат, са един от най-важните компоненти на компютърната система. Всеки знае за това. Но не всеки съвременен потребител има дори основно разбиране за това как функционира твърдият диск. Принципът на работа като цяло е доста прост за основно разбиране, но има някои нюанси, които ще бъдат обсъдени допълнително.

Въпроси относно предназначението и класификацията на твърдите дискове?

Въпросът за целта е, разбира се, риторичен. Всеки потребител, дори и най-началният, веднага ще отговори, че твърд диск (известен още като твърд диск, известен още като твърд диск или HDD) веднага ще отговори, че се използва за съхраняване на информация.

В общи линии това е вярно. Не забравяйте, че на твърдия диск, в допълнение към операционната система и потребителски файлове, има сектори за зареждане, създадени от ОС, благодарение на които тя стартира, както и определени етикети, чрез които можете бързо да намерите необходимата информация на диска.

Съвременните модели са доста разнообразни: обикновени твърди дискове, външен твърддискове, високоскоростни твърдотелни SSD устройства, въпреки че не е обичайно да се класифицират специално като твърди дискове. След това се предлага да се разгледа структурата и принципа на работа на твърдия диск, ако не изцяло, то поне по такъв начин, че да е достатъчно да се разберат основните термини и процеси.

Моля, имайте предвид, че съществува и специална класификация на съвременните твърди дискове според някои основни критерии, сред които са следните:

• метод за съхраняване на информация;
• тип медия;
• начин за организиране на достъпа до информация.

Защо твърдият диск се нарича твърд диск?

Днес много потребители се чудят защо наричат ​​твърдите дискове свързани с малки оръжия. Изглежда, какво може да бъде общото между тези две устройства?

Самият термин се появява през 1973 г., когато на пазара се появява първият в света HDD, чийто дизайн се състои от две отделни отделения в един запечатан контейнер. Капацитетът на всяко отделение беше 30 MB, поради което инженерите дадоха на диска кодовото име „30-30“, което беше напълно в унисон с марката на популярния по това време пистолет „30-30 Winchester“. Вярно е, че в началото на 90-те години в Америка и Европа това име почти изчезна от употреба, но все още остава популярно в постсъветското пространство.

Структурата и принципът на работа на твърдия диск

Но ние се отклонихме. Принципът на работа на твърдия диск може да се опише накратко като процесите на четене или запис на информация. Но как става това? За да разберете принципа на работа на магнитния твърд диск, първо трябва да проучите как работи.

Самият твърд диск е набор от пластини, чийто брой може да варира от четири до девет, свързани помежду си чрез вал (ос), наречен шпиндел. Плочите са разположени една над друга. Най-често материалите за изработката им са алуминий, месинг, керамика, стъкло и др. Самите плочи имат специално магнитно покритие под формата на материал, наречен плоча, на базата на гама-феритен оксид, хромов оксид, бариев ферит и др. Всяка такава плоча е с дебелина около 2 мм.

Радиалните глави (по една за всяка плоча) отговарят за писане и четене на информация, като в плочите се използват и двете повърхности. За което може да варира от 3600 до 7200 оборота в минута, а за движението на главите отговарят два електрически мотора.

В този случай основният принцип на работа на твърдия диск на компютъра е, че информацията не се записва навсякъде, а в строго определени места, наречени сектори, които са разположени на концентрични пътеки или писти. За да се избегне объркване, се прилагат единни правила. Това означава, че принципите на работа на твърдите дискове, от гледна точка на тяхната логическа структура, са универсални. Например, размерът на един сектор, приет като единен стандарт в целия свят, е 512 байта. От своя страна секторите са разделени на клъстери, които са последователности от съседни сектори. И особеностите на принципа на работа на твърдия диск в това отношение са, че обменът на информация се извършва от цели клъстери (цял брой вериги от сектори).

Но как става четенето на информация? Принципът на работа на твърдия магнитен диск е следният: с помощта на специална скоба четящата глава се премества в радиална (спирална) посока към желаната писта и при завъртане се позиционира над даден сектор и всички глави могат да се движат едновременно, като четат една и съща информация не само от различни песни, но и от различни дискове (плочи). Всички писти с еднакви серийни номера обикновено се наричат ​​цилиндри.

В този случай може да се идентифицира още един принцип на работа на твърдия диск: колкото по-близо е четящата глава до магнитната повърхност (но не я докосва), толкова по-висока е плътността на записа.

Как се записва и чете информация?

Твърдите дискове или твърдите дискове бяха наречени магнитни, защото използват законите на физиката на магнетизма, формулирани от Фарадей и Максуел.

Както вече споменахме, плочите, изработени от немагнитно чувствителен материал, са покрити с магнитно покритие, чиято дебелина е само няколко микрометра. По време на работа се появява магнитно поле, което има така наречената доменна структура.

Магнитният домен е намагнетизирана област на феросплав, строго ограничена от граници. Освен това принципът на работа на твърдия диск може да бъде описан накратко, както следва: когато е изложено на външно магнитно поле, собственото поле на диска започва да се ориентира стриктно по магнитните линии и когато влиянието спре, се появяват зони на остатъчна намагнитност на дисковете, в които се съхранява информацията, която преди се е съдържала в основното поле.

Четящата глава е отговорна за създаването на външно поле при писане, а при четене зоната на остатъчна магнетизация, разположена срещу главата, създава електродвижеща сила или ЕМП. Освен това всичко е просто: промяна в EMF съответства на единица в двоичен код, а нейното отсъствие или прекратяване съответства на нула. Времето на промяна на ЕМП обикновено се нарича битов елемент.

В допълнение, магнитната повърхност, чисто от съображения на компютърните науки, може да се асоциира като определена точкова последователност от информационни битове. Но тъй като местоположението на такива точки не може да бъде изчислено абсолютно точно, трябва да инсталирате някои предварително определени маркери на диска, които помагат да се определи желаното местоположение. Създаването на такива маркировки се нарича форматиране (грубо казано, разделяне на диска на песни и сектори, комбинирани в клъстери).

Логическа структура и принцип на работа на твърд диск по отношение на форматирането

Що се отнася до логическата организация на HDD, тук на първо място е форматирането, при което се разграничават два основни вида: ниско ниво (физическо) и високо ниво (логическо). Без тези стъпки не може да се говори за привеждане на твърдия диск в работно състояние. Как да инициализирате нов твърд диск ще бъде обсъдено отделно.

Форматирането на ниско ниво включва физическо въздействие върху повърхността на HDD, което създава сектори, разположени по протежение на пистите. Любопитно е, че принципът на работа на твърдия диск е такъв, че всеки създаден сектор има свой уникален адрес, който включва номера на самия сектор, номера на пистата, на която се намира, и номера на страната на блюдото. По този начин, когато се организира директен достъп, същата RAM има достъп директно до даден адрес, а не търси необходимата информация по цялата повърхност, поради което се постига производителност (въпреки че това не е най-важното). Моля, имайте предвид, че когато изпълнявате форматиране на ниско нивоАбсолютно цялата информация се изтрива и в повечето случаи не може да бъде възстановена.

Друго нещо е логическото форматиране (в системите на Windows това е бързо форматиране или бързо форматиране). В допълнение, тези процеси са приложими и за създаването на логически дялове, които са определена област от основния твърд диск, които работят на същите принципи.

Логическото форматиране засяга предимно системната област, която се състои от зареждащ сектори таблици на дялове (Boot record), таблици за разпределение на файлове (FAT, NTFS и др.) и основна директория (Root Directory).

Информацията се записва в сектори през клъстера на няколко части, като един клъстер не може да съдържа два еднакви обекта (файла). Всъщност създаването на логически дял, така да се каже, го отделя от основния системен дял, в резултат на което съхраняваната в него информация не подлежи на промяна или изтриване в случай на грешки и повреди.

Основни характеристики на HDD

Изглежда, че като цяло принципът на работа на твърдия диск е малко ясен. Сега да преминем към основните характеристики, които дават пълна представа за всички възможности (или недостатъци) на съвременните твърди дискове.

Принципът на работа на твърдия диск и неговите основни характеристики могат да бъдат напълно различни. За да разберем за какво говорим, нека подчертаем най-основните параметри, които характеризират всички известни днес устройства за съхранение на информация:

• капацитет (обем);
• производителност (скорост на достъп до данни, четене и запис на информация);
• интерфейс (метод на свързване, тип контролер).

Капацитетът представлява общото количество информация, която може да бъде записана и съхранена на твърд диск. Индустрията за производство на твърди дискове се развива толкова бързо, че днес се използват твърди дискове с капацитет от около 2 TB и повече. И, както се смята, това не е границата.

Интерфейсът е най-важната характеристика. Той определя точно как устройството се свързва към дънна платка, кой контролер се използва, как се извършва четенето и записването и т.н. Основните и най-разпространени интерфейси са IDE, SATA и SCSI.

Дисковете с IDE интерфейс са евтини, но основните недостатъци включват ограничен брой едновременно свързани устройства (максимум четири) и ниски скорости на трансфер на данни (дори ако поддържат Ultra DMA директен достъп до паметта или Ultra ATA протоколи (Mode 2 и Mode 4) Въпреки че се смята, че тяхната употреба увеличава скоростта на четене/запис до 16 MB/s, в действителност скоростта е много по-ниска, за да се използва UDMA режим. специален шофьор, които на теория трябва да се доставят в комплект дънна платка.

Когато говорим за принципа на работа на твърдия диск и неговите характеристики, не можем да пренебрегнем кой е наследникът на версията IDE ATA. Предимството на тази технология е, че скоростта на четене/запис може да бъде увеличена до 100 MB/s чрез използването на високоскоростната шина Fireware IEEE-1394.

И накрая, интерфейсът SCSI, в сравнение с предишните два, е най-гъвкавият и най-бързият (скоростите на запис/четене достигат 160 MB/s и по-високи). Но такива твърди дискове струват почти два пъти повече. Но броят на едновременно свързаните устройства за съхранение на информация варира от седем до петнадесет, връзката може да се осъществи без изключване на компютъра, а дължината на кабела може да бъде около 15-30 метра. Всъщност този тип HDD се използва предимно не в потребителски компютри, а на сървъри.

Производителността, която характеризира скоростта на трансфер и пропускателната способност на I/O, обикновено се изразява като време за трансфер и количеството прехвърлени последователни данни и се изразява в MB/s.

Някои допълнителни опции

Говорейки за това какъв е принципът на работа на твърдия диск и какви параметри влияят върху неговото функциониране, не можем да пренебрегнем някои допълнителни характеристики, които могат да повлияят на производителността или дори на продължителността на живота на устройството.

Тук на първо място е скоростта на въртене, която пряко влияе върху времето за търсене и инициализация (разпознаване) на желания сектор. Това е така нареченото латентно време на търсене - интервалът, през който необходимият сектор се върти към четящата глава. Днес са приети няколко стандарта за скоростта на шпиндела, изразена в обороти в минута с време на забавяне в милисекунди:

• 3600 - 8,33;
• 4500 - 6,67;
• 5400 - 5,56;
• 7200 - 4,17.

Лесно е да се види, че колкото по-висока е скоростта, толкова по-малко време се изразходва за търсене на сектори и във физически термини на оборот на диска преди инсталиране на главата желана точкапозициониране на плочата.

Друг параметър е вътрешната скорост на предаване. На външни коловози той е минимален, но се увеличава с постепенен преход към вътрешни коловози. По този начин същият процес на дефрагментиране, който премества често използвани данни към най-бързите области на диска, не е нищо повече от преместването им към вътрешна писта с по-висока скорост на четене. Външната скорост има фиксирани стойности и зависи пряко от използвания интерфейс.

Накрая един от важни точкисе свързва с наличието на собствена кеш памет или буфер на твърдия диск. Всъщност принципът на работа на твърдия диск по отношение на използването на буфер е донякъде подобен на RAM или виртуалната памет. Колкото по-голяма е кеш паметта (128-256 KB), толкова по-бързо ще работи твърдият диск.

Основни изисквания за HDD

В повечето случаи няма толкова много основни изисквания, които се налагат на твърдите дискове. Основното нещо е дълъг експлоатационен живот и надеждност.

Основният стандарт за повечето твърди дискове е експлоатационен живот от около 5-7 години с време на работа най-малко петстотин хиляди часа, но за твърди дискове от висок клас тази цифра е поне милион часа.

Що се отнася до надеждността, за това е отговорна функцията за самотестиране S.M.A.R.T, която следи състоянието на отделните елементи на твърдия диск, като извършва постоянен мониторинг. Въз основа на събраните данни дори определена прогноза за появата на възможни неизправностипо-нататък.

От само себе си се разбира, че потребителят не трябва да остава встрани. Така например, когато работите с HDD, е изключително важно да поддържате оптимален температурен режим (0 - 50 ± 10 градуса по Целзий), да избягвате треперене, удари и падания на твърдия диск, прах или други малки частици, попадащи в него , и т.н. Между другото, мнозина ще Интересно е да се знае, че същите частици тютюнев дим са приблизително два пъти по-големи от разстоянието между четящата глава и магнитната повърхност на твърдия диск, а човешкият косъм - 5-10 пъти.

Проблеми с инициализацията в системата при смяна на твърд диск

Сега няколко думи за това какви действия трябва да се предприемат, ако по някаква причина потребителят промени твърдия диск или инсталира допълнителен.

Няма да опишем напълно този процес, а ще се съсредоточим само върху основните етапи. Първо трябва да свържете твърдия диск и да го погледнете BIOS настройки, независимо дали е идентифицирано ново оборудване, в раздела за администриране на диска, инициализирайте и създайте запис за зареждане, създайте прост том, задайте му идентификатор (буква) и го форматирайте, като изберете файлова система. Само след това новият "винт" ще бъде напълно готов за работа.

Заключение

Това всъщност е всичко, което накратко засяга основното функциониране и характеристики на съвременните твърди дискове. Принципът на работа на външния твърд диск тук не беше основно разгледан, тъй като той практически не се различава от това, което се използва за стационарни твърди дискове. Единствената разлика е методът за свързване на допълнителното устройство към компютър или лаптоп. Най-често срещаната връзка е чрез USB интерфейс, който се свързва директно към дънната платка. В същото време, ако искате да осигурите максимална производителност, по-добре е да използвате стандарта USB 3.0 (вътрешният порт е боядисан в синьо), разбира се, при условие че външен HDDго подкрепя.

Иначе мисля, че много хора поне малко са разбрали как функционира хард диск от всякакъв вид. Може би твърде много теми бяха дадени по-горе, особено дори от училищен курс по физика, но без това няма да е възможно да се разберат напълно всички основни принципи и методи, присъщи на технологиите за производство и използване на HDD.

Добър ден на всички, скъпи приятели и читатели. Един приятел ми каза, че когато още работел във видео салон, при него дошла баба на около 70-80 години. Тя се приближи до приятел и каза, че има нужда от „HADEDE“. Приятелят сякаш не разбра веднага и попита отново „хададе?“ Тя го повтори отново, но когато видя, че приятелят й не пуши, извади лист хартия и каза, че внукът й е казал да купи ХАДЕДЕ.

На това листче пишеше HDD 160 GB. Ами другарчето се ухили и каза, че е хард диск за компютър и ги насочи към друг магазин. Но това вече не е изненадващо. Как може един внук дори да изпрати баба си да вземе твърд диск? Е, от дъба ли падна?

Но какво имам предвид? Нека ви кажа какво е HDD в компютъра. Тогава определено няма да имате въпроси, ако искате да го купите за себе си.

HDD (Hard Disk Drive) е твърдият диск на вашия компютър. Можете също така да чуете алтернативни имена за това устройство в разговори, например „Winchester“, „Screw“, „Hard“, „Hard“ и т.н. Това устройство е необходимо за съхраняване на вашата информация, освен това на него е инсталирана операционната система, в която работите. Тези. Без твърд диск не можете да правите много с вашия компютър.

Твърдият диск е дълготраен източник на памет и след изключване на захранването цялата информация остава на него, за разлика от бързия оперативна памет. Следователно винаги можете да съхранявате вашите файлове, снимки, музика и др. Но разбира се, това е устройство, така че не го забравяйте за по-голяма сигурност.

Теория за произхода на името "Уинчестър"

Вече чувам въпроса „Защо се казва твърд диск? Това са малки оръжия!“ Наистина, какво общо може да има едно устройство за съхранение с пистолет? Факт е, че през 1973 г. известната компания IBM пусна модела на твърдия диск 3340, но за съзвучие той беше просто наречен „30-30“, което означава два модула от по 30 мегабайта всеки.

Шефът Кенет Хотън откри съзвучието 30-30 в известната пушка. Факт е, че патроните за тази пушка имат същата маркировка 30-30, където първото число означава размера на калибъра в инчове (0,30 - 7,62 см), а второто число означава теглото на барута в зърна (това е не е печатна грешка, а мярка за тегло), с която е напълнена касетата (30 грейна са приблизително 1,94 грама).

За удобство беше решено това име да се използва като жаргон. Вярно, този жаргон не се използва от американците отдавна, но у нас все още не е излязъл от употреба, въпреки че по-често може да се чуе в съкратеното име „Винт“.

Устройство с твърд диск

Външно това нещо изглежда като малка правоъгълна кутия, но вътре в нея има няколко магнитни диска на един шпиндел, които приличат донякъде на компактдиск. И разбира се, има определена четяща глава, която минава покрай тези магнитни плочи, четейки цялата информация. Е, разбира се, има и други компоненти, но мисля, че това са все подробности.

И тази работа е донякъде подобна на работата на грамофон, само четецът няма игла и не докосва магнитните дискове, въпреки че разстоянието между тях е просто незначително.

Основни характеристики на твърдия диск

Сила на звука

Капацитетът на вашия твърд диск определя колко информация можете да съхранявате на него. С течение на времето размерът на паметта на новите твърди дискове се увеличава, тъй като има реална нужда от нея. Ако на първия ми компютър обемът беше 40 GB и това ми беше достатъчно, сега имам 2000 GB на компютъра си и вече съм използвал половината. Разбира се, някои могат да бъдат премахнати без сълзи).

Но има един трик. Производителите пишат размера, например 500 GB, но когато свържете твърдия диск към компютъра, ще видите много по-малък обем там, около 476 GB. Къде отидоха 24-те допълнителни GB? Да, много е просто.

Производителите закръглят размерите, като казват, че 1 GB е 1000 MB, 1 MB е 1000 KB и т.н. Оказва се, че ви продават диск с капацитет 500 милиона байта и ако го разделите на 1000 и след това на още 1000, получавате 500 GB.

Но 1 GB всъщност не е 1000, а 1024 MB, както 1 MB не е 1000, а 1024 KB. В резултат на това се оказва, че разделяме 500 милиона на 1024, а след това отново на 1024 и получаваме нашите 476 GB с копейки. Моят диск от 2 терабайта консумира около 140 GB. Не е лошо, нали? Като цяло сега ще разберете.

Скорост на въртене

Трудно изпълнениедискът също се определя от скоростта на въртене на шпиндела. И колкото по-висока е тази скорост, толкова по-голяма е производителността на диска, но толкова повече енергия е необходима и толкова по-голяма е вероятността от повреда.

За лаптопи и външни твърди дискове най-често се използва скорост от 5400 rpm, тъй като това е наистина по-целесъобразно за тези устройства. Скоростта на обмен на информация е по-ниска, но има по-малка вероятност от повреда.

На настолни компютри в повечето случаи се инсталират твърди дискове със скорост 7200 rpm. Тук това е наистина полезно, тъй като стационарното оборудване обикновено има по-мощно оборудване, което може да работи с такава скорост. Освен това компютърът е постоянно свързан към контакта, което означава, че няма да има недостиг на енергия.

Има и по-големи обороти, дори 15 000, но няма да ги разглеждам тук.

Интерфейс за свързване

И разбира се, твърдите дискове непрекъснато се подобряват и дори конекторите им за свързване се променят. Да видим какви конектори има.

IDE (ATA/PATA) - така нареченият паралелен интерфейс с възможна скоростизползване на данни до 133 MB в секунда. Но днес този интерфейс е остарял и твърди дискове с такъв конектор вече не се произвеждат.

SATA - Сериен интерфейс, вече по-модерен, който замени IDE. В момента стандартът има три различни ревизии с различни скорости на трансфер на данни: SATA 1 - до 150 MB/s, SATA 2 - до 300 MB/s, SATA 3, до 600 MB/s.

USB - Този стандарт се отнася за външни преносими твърди дискове, които са свързани към компютър чрез USB и могат да се използват спокойно. Предимството на такова устройство е, че можете да го изключите по всяко време, без да изключвате самия компютър.

Има и други интерфейси, като SCSI или SAS, но те вече не са задължителни стандарти за проста употреба.

Форм фактор

Наскоро ме попитаха какъв е форм-факторът на твърдите дискове? Тук всичко е просто. Това са само неговите размери. Има 2,5 и 3,5 инча. Разбира се, има и други, но никой не ги използва в ежедневието или отдавна са остарели.

В лаптопите ще се поставя 2,5" HDD, а в настолните компютри - 3,5" HDD. Мисля, че няма да объркате нищо)

Е, това изглежда е всичко, което исках да ви кажа в тази статия. Но вече чувам: „Защо не ми казахте за SSD?“ Приятели мои, трябва да се напише отделна статия за SSD, особено след като този тип е високоскоростен твърд диск. Като цяло определено ще пиша за него).

С най-добри пожелания, Дмитрий Костин.