АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БЕЛГОРОДСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КООПЕРАЦИИ, ЭКОНОМИКИ И ПРАВА

Кафедра информационных систем и технологий

Курсовая работа

по дисциплине: «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»

на тему: Накопители на жестких дисках

Выполнил(а) студент(ка):

Дубровин Роман Сергеевич

Группы ПИН-31зс

Факультета заочного обучения

Научный руководитель:

доц. каф. ИСиТ Захарченко Н.Г.

Белгород 2014

Содержание

Введение………………………………………………………………………………….3

1. Краткая история жесткого диска. ……………………………………………...4

2. Конструкция винчестера…………………………....….…………………..........9

3. Объем данных……………………………………………………..…………...11

4. Крепление винчестера…………………………………………... …………….12

5. Временные параметры. ………………………………………………………..13

6. Интерфейс IDE. ………………………………………………………………...16

7. Интерфейс Serial ATA. ………………………………………………………...17

8. Технологии магнитных головок жестких дисков…………………………….20

9. Конфигурационные джамперы жестких дисков ……………………………..22

10. Скорость винчестера и его энергопотребление……………………………...25

11. Пластины в жестком диске. …………………………………………………..28

12. Электроника жесткого диска…………………………………………………..30

13. Производители винчестеров…………………………………………………...32

Список литературы. ……………………………………………………………………36

Введение

Основным свойством и назначением накопителей информации является ее хранение и воспроизведение. Запоминающие устройства принято делить на виды и категории в связи с их принципами функционирования, эксплуатационно-техническими, физическими, программными и др. характеристиками. Так, например, по принципам функционирования различают следующие виды устройств: электронные, магнитные, оптические и смешанные – магнитооптические. Каждый тип устройств организован на основе соответствующей технологии хранения воспроизведения/записи цифровой информации. Поэтому, в связи с видом и техническим исполнением носителя информации различают: электронные, дисковые и ленточные устройства. Обратим особое внимание на дисковые магнитные накопители – накопители на жестких магнитных дисках. Принцип работы магнитных запоминающих устройств основаны на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материала.

1. Краткая история жесткого диска

Винчестер представляет собой центр данных компьютера. Именно в нем хранятся программы и данные. Винчестер самый важный из разных носителей, используемых в персональном компьютере (остальные включают в себя флоппи-диски, компакт-диски, флэш-карты и т.д.). Жесткие диски почти так же сложны, как и микропроцессоры. Кроме того, за последние двадцать лет они достигли потрясающего прогресса в емкости, скорости и цене. Одни из первых винчестеров для персональных компьютеров имели объем порядка 5-10 Мб и цену порядка $100 за Мб. Современные накопители на жестких дисках имеют емкости, превышающие сотни гигабайт. А стоимость мегабайта информации уменьшилась до уровня менее одного цента за мегабайт! Это показывает улучшение данного показателя более чем на миллион процентов за последние 20 лет. Винчестер играет важную роль в следующих важных аспектах компьютера:

1. Скорость. Жесткий диск очень сильно влияет на общую производительность системы. Причем его влияние намного больше, чем полагают многие пользователи ПК. Время загрузки операционной системы и запуска программ напрямую зависит от производительности винчестера. Также скорость жесткого диска критична для многозадачных ОС, обработки больших размеров данных, например, при работе с графикой и базами данных, обработке видео и звука.

2. Емкость памяти для хранения данных. Это звучит тривиально, но диск большего объема позволит хранить больше программ и различной информации.

3. Надежность. Один из путей понимания ценности устройства - это оценка ущерба в случае поломки. В таком понимании винчестер играет самую ценную роль в компьютере: в случае выхода из строя жесткого диска его можно заменить по гарантии, а вот данные - нет.

Краткая история жестких дисков

Для современных пользователей компьютеров очень сложно представить, какой бы была "компьютерная жизнь" без винчестеров. Каким было использование компьютера без жестких дисков... можно ответить одним словом: неудобным. Самые первые компьютеры вообще не имели постоянного накопителя для хранения данных. Каждый раз, когда вы хотели поработать с программой, ее надо было вводить вручную. Довольно быстро стало понятно, что компьютерам нужно какая-то память для постоянного хранения данных. Первым носителем данных, используемым в компьютерах, была бумага! (Многие помнят перфокарты?) Программы и данные были записаны, используя отверстия в бумажных карточках. В считывающем устройстве использовался луч света, который сканировал перфокарту. Отверстие воспринималось как "единица", а не выбитая перфоратором поверхность как "ноль". По сравнению с ручным вводом программы каждый раз при включении компьютера это был большой шаг вперед. Но между тем это был очень неудобный метод ввода данных в компьютер. Кроме того, перфокарты в считывателях часто. А уж если вы роняли пачку карт на пол, то для восстановления нужной последовательности нужно было затратить массу времени. Тем не менее, перфокарты использовались довольно продолжительное время.

Следующим важным улучшением накопителей для хранения программ было изобретение магнитной ленты. Хотя бы на картинках все видели большие "компьютерные магнитофоны". Информация записывалась методом, похожим на запись аудиокассет. Магнитные ленты были более гибким, надежным и более быстрым накопителем данных по сравнению с перфокартами. Сейчас магнитная лента применяется в устройствах для хранения резервных копий. Главный минус таких накопителей заключается в том, что данные в них располагаются линейно. Таким образом, требуются минуты, чтобы перемотать ленту из одного конца в другой, делая медленным случайный доступ к данным.

Первые персональные компьютеры использовали в качестве накопителя обычный кассетный аудиомагнитофон. Дисковод для них был непозволительной роскошью. Ведь он стоил очень больших денег. Те пользователи, у которых вместе с ПК поставлялся дисковод, чувствовали поистине свободу действий. Первые ПК фирмы IBM поставлялись с одним или двумя "флоппиками". Они были медленными, малыми в размере и очень ненадежными устройствами хранения данных даже по сравнению с первыми жесткими дисками.

На раннем этапе развития жесткие диски были экспериментальными. Разработчики работали с рядом технологий и идей для их изобретения, пригодных для коммерческого использования. На самом деле, первые винчестеры были не совсем жесткими дисками, то есть они использовали вращающиеся барабаны (цилиндры), на которых хранились последовательности данных.

Самые настоящие жесткие диски имели головки, находящиеся в постоянном контакте с поверхностью диска. Это было сделано для улучшения по причине плохой чувствительности электроники тех дней. К несчастью, было не возможно создать идеально ровную скользящую поверхность, и в результате через некоторое время работы запиливалась и рабочая поверхность и сами магнитные головки.

Ключевой технологический прорыв, который позволил разработать современные винчестеры, произошел в 50-х годах 20-го века. Инженеры фирмы IBM поняли, что с соответственным дизайном головок, которые будут находиться на небольшом интервале от диска, будет возможно считывать биты информации, пролетающие под ними. Итак, основу современных жестких дисков составляет тот факт, что для считывания информации контакт головок с магнитной поверхностью не нужен. Первый произведенный жесткий диск был IBM 305 RAMAC, представленный 13 сентября 1956 года. Он был способен вмещать в себя 5 миллионов знаков (почти 5 мегабайт, но в то время за единицу информации было принято использование семи бит, а не восьми) и состоял из 50 дисков. Каждый из них имел диаметр 24”. Плотность записи на единицу поверхности составляла 2000 бит на квадратный дюйм, для сравнения, сегодняшние диски имеют плотности в миллиарды бит на квадратный дюйм. Скорость чтения данных с поверхности была впечатляющая для того времени (8800 байт в секунду).

В течение последующих лет, уровень технологий улучшался быстрыми темпами. В 1962 году IBM представила винчестер IBM model 1301 Advanced Disk File. Ключевым улучшением в этой модели было изобретение головок, которые летели над поверхностью диска на воздушном подшипнике. В 1973 году IBM представила IBM model 3340 disk drive, который считается “отцом” современных жестких дисков. Эта модель имела два разделенных шпинделя, каждый с емкостью в 30 мегабайт. По этой причине этот диск очень часто назывался как “30-30”. Данное наименование породило кличку “винчестер”, в силу похожего названия ружья “винчестер 30-30”. Впервые используя закрытый внутренний объем и технологию улучшенного воздушного подшипника, удалось добиться расстояния в 17 микродюймов между головкой и диском. Первый жесткий диск, разработанный 5,25” форм-факторе, который использовался в первых персональных компьютерах был Seagate ST-506. Он имел 4 головки и емкость в 5 мегабайт. Компания IBM обошла ST-506 и выбрала ST-412 — 10-ти мегабайтный жесткий диск в том же форм-факторе – для использования в IBM PC/XT, делая его первым жестким диском, широко используемом в мире IBM-совместимых компьютеров.