Ж есткий диск (винчестер)
Жесткий диск (hard disk – HD) является основным энергонезависимым устройством хранения информации персонального компьютера.
Краткое описание принципов работы жесткого диска
На жестком диске данные хранятся на магнитной поверхности диска. Информация записывается и снимается с помощью магнитных головок. Внутри жесткого диска может быть установлено несколько пластин (дисков). Двигатель, вращающий диск, включается при подаче питания на диск и остается включенным до снятия питания. Если в разделе Power Management программы Setup в BIOS установлен параметр выключения жесткого диска при отсутствии обращения к нему, то двигатель может быть выключен программой BIOS.
Двигатель вращается с постоянной скоростью, измеряемой в оборотах в минуту (rpm). Данные организованы на диске в цилиндрах, дорожках и секторах. Цилиндры - концентрические дорожки на дисках, расположенные одна над другой. Дорожка затем разделяется на сектора. Диск имеет магнитный слой на каждой стороне пластины. Каждая пара головок одета как бы на "вилку", обхватывающую каждый диск. Эта "вилка" перемещается над поверхностью диска с помощью отдельного серводвигателя. Совокупность вращательного движения диска и радиального перемещения блока головок обеспечивает произвольный доступ к любому сектору диска.
О
сновы
магнитной записи – замыкание
магнитной силовой линии, созданной
током в обмотке головки, не через ее
зазор, а через магнитный материал
поверхности диска. При этом размер
намагниченной площадки (один бит
информации) определяется зазором в
головке и зазором между головкой и
диском. Чем меньше эти зазоры – тем
меньше размеры площадки и тем больше
плотность записи информации на диске.
При чтении информации происходит
замыкание магнитного потока через
систему «головка – площадка», и этот
поток индуцирует электрический сигнал
в обмотке головки. Ориентация доменов
площадки определяет направление потока
и, следовательно, знак сигнала, который
распознается как двоичный ноль или
единица информационного бита.
Поскольку время доступа к информации (время позиционирования головки над информационной единицей) в этой электромеханической системе по изложенным выше причинам не может выйти из миллисекундного диапазона, что на шесть порядков уступает быстродействию электроники компьютера, в системе обмена «винчестер – процессор» не используется побайтные чтение/запись.
Все жесткие диски имеют резервные сектора, которые используются его схемой управления, если на диске обнаружены дефектные сектора.
Пользовательские параметры винчестера
Устройство и принцип работы HD определяют его важнейшие пользовательские характеристики:
Скорость вращения диска;
Количество секторов на дорожке;
Время поиска/ время переключения головок/ время переключения между цилиндрами;
Задержка позиционирования;
Время доступа к данным;
Кэш-память на жестком диске;
Размещение данных на диске;
Скорость обмена между процессором и диском;
Интерфейс.
Скорость вращения диска
Обычно современные жесткие диски имеют скорость вращения 5400 или 7200 об/м (есть дисководы со скоростями вращения 10000 и 15000 rpm). Чем выше скорость вращения, тем выше скорость доступа к данным (1/7200 rpm = 8 мс; это время полного оборота диска, т.е. первое слагаемое времени доступа к сектору; второе слагаемое – время позиционирования блока головок на нужную дорожку). Следует только учесть, что при возрастании скорости вращения увеличивается температура корпуса жесткого диска и высокооборотные диски требуют обязательного внешнего обдува. Центробежные силы пропорциональны скорости его вращения и приводят к искажению геометрии диска – вплоть до его разрыва. Если учесть, что магнитная головка должна «плавать» над поверхностью диска, сохраняя постоянный микронный зазор с поверхностью, то очевидно, что попытки наращивания скорости вращения приводят к проблемам достоверности записи/чтения информации.