В този случай основният принцип на твърдия диск на компютъра е, че информацията не се записва на грешното място, а в строго определени места, които се наричат ​​сектори, които са разположени на концентрични пътеки или тракове. За да се избегне объркване, се прилагат общи правила. Това означава, че принципите на твърдите дискове, по отношение на тяхната логическа структура, са универсални. Така например, размерът на един сектор, приет за един стандарт по света, е 512 байта. На свой ред, клъстерите са разделени на сектори, които са последователности, които са съседни на секторите. Но особеностите на принципа на твърдия диск в това отношение е, че обменът на информация се извършва точно от цели клъстери (целият брой секторни вериги). Но как е четенето на информация? Принципите на задвижването на твърдите магнитни дискове са следните: с помощта на специална скоба за четене в радиална (спирална) посока се движи към желаната писта и при завъртане се позиционира наддаден сектор и всички глави могат да се движат едновременно, като четат една и съща информация не само от различни следи, но и от различни дискове (табели). Всички следи с еднакви последователни номера се наричат ​​цилиндри. В този случай може да се различи още един принцип на твърдия диск: колкото по-близо е главата към магнитната повърхност (но не и към нея), толкова по-голяма е плътността на запис.

Как се записва и чете информацията?

Твърдите дискове или твърдите дискове се наричаха магнитни, които използваха законите на физиката на магнетизма, формулирани от Фарадей и Максуел.
Както вече бе споменато, върху плочите, изработени от немагнитно чувствителен материал, се прилага магнитно покритие с дебелина само няколко микрометра. В процеса на работа има магнитно поле, което има така наречената домейна структура. Магнитният домен е строго ограничена граница на магнитна зона на феросплави. След това принципът на твърдия диск може да бъде описан накратко по следния начин: когато въздействието на външното магнитно поле, действителното поле на диска започва да се движи строго по магнитните линии на сила, а при преустановяване на ефектите върху дисковете се появяват области на остатъчна намагнитване, при които информацията, която преди това е била в основното поле. Когато се създава външно поле при запис, четящата глава съответства, и при четене на областта на остатъчна намагнитване, обърната към главата, се създава електромоторна сила или ЕМП. Следното е просто: промяната в EMF съответства на една в двоичния код и еотсъствие или прекратяване - нула. Времето за промяна на ЕМП се нарича битов елемент. В допълнение, магнитната повърхност, изцяло за информатика, може да бъде свързана като определена поредица от информационни битове. Въпреки това, тъй като е невъзможно да се изчисли точното местоположение на тези точки, трябва да има предварително дефинирани етикети на диска, които са помогнали да се определи местоположението. Създаването на такива етикети се нарича форматиране (грубо казано, разделяне на диска на пътища и сектори, обединени в клъстери).

Логическа структура и принцип на твърдия диск по отношение на форматирането

Що се отнася до логическата организация на HDD, тук на първо място е точно форматирането, което разграничава два основни типа: ниско (физическо) и високо (логично). Без тези стъпки, няма нужда да се говори за това как да се приведе твърдия диск в работно състояние. Как да стартирате нов твърд диск ще бъде споменато отделно. Форматирането на ниско ниво включва физическо въздействие върху повърхността на HDD, което създава сектори по трасетата. Интересното е, че принципът на твърдия диск е такъв, че всеки създаден сектор има свой собствен уникален адрес, който включва номера на сектора, номера на песента, на която се намира, и страната на плочата. По този начин, при организирането на директен достъп, един и същ RAM се осъществява директно на даден адрес, вместо да се търси необходимата информация по цялата повърхност, поради което се постига скорост (въпреки че това не е най-важното). Обърнете вниманиеИмайте предвид, че при извършване на ниско ниво на форматиране, абсолютно цялата информация се изтрива и в повечето случаи не може да бъде възстановена. Друго нещо е логическото форматиране (в Windows системите е бързо форматиране или бързо форматиране). В допълнение, тези процеси се отнасят за създаването на логически дялове, представляващи определена област от основния твърд диск, работещи на същите принципи. Логическото форматиране основно докосва системната област, която се състои от началния сектор и таблиците на дяловете (boot record boot record), таблиците за разпределение на файлове (FAT, NTFS и т.н.) и главната директория (Root Directory). Записването на информация в сектори се извършва чрез клъстер в няколко части, а в един клъстер не може да съдържа два еднакви обекта (файлове). Всъщност създаването на логически дял, тъй като той би го отделил от основния системен дял, водещ до съхранената в него информация, в случай на грешки и неуспехи на промяна или изтриване не е склонен.

Основни характеристики на HDD

Изглежда, че по принцип, твърдият диск е малко по-ясен. Сега нека се обърнем към основните характеристики, които дават пълна картина на всички възможности (или недостатъци) на съвременните твърди дискове. Принципът на твърдия диск и основните характеристики могат да бъдат напълно различни. За да разберем това, за което говорим, ще подчертаем основните параметри, които характеризират всички известни днешни носители:

капацитет (обем);

ефективност (скорост на достъп до данни,информация за четене и писане);

интерфейс (метод на свързване, тип контролер).

Капацитетът представлява общото количество информация, която може да бъде записана и съхранена на твърдия диск. Производствената индустрия на HDD се развива толкова бързо, че днес се използват твърди дискове с обеми от около 2 TB и повече. Смята се, че това не е границата. Интерфейсът е най-важната характеристика. Той определя как точно се свързва устройството с дънната платка, кой контролер се използва, как да се четат и пишат и т.н. Основните и най-често използвани интерфейси са IDE, SATA и SCSI. Дисковете с IDE интерфейс са с ниска стойност, но сред основните недостатъци е ограничен брой едновременно свързани устройства (до четири) и ниски скорости на пренос на данни (и дори с подкрепата на директен достъп до Ultra DMA памет или Ultra ATA (режим 2 и Режим 4) Въпреки, че се смята, че приложението им увеличава скоростта на четене /запис до 16 Mb /s, но в действителност скоростта е много по-ниска, освен това, за да използвате UDMA режим, трябва да инсталирате специален драйвер, който според идеята , трябва да се доставят с дънната платка.За да се говори за това, което съставлява принципа на твърдия диск и характеристиките, е невъзможно да се заобиколи интерфейсът SATA, който е наследник на версията IDE ATA. Предимството на тази технология е, че скоростта на четене /писане може да се повиши до 100 Mb /s поради използването на високоскоростни гумиFireware IEEE-1394. Накрая, интерфейсът SCSI, в сравнение с предишните два, е най-гъвкав и най-бърз (скоростта на запис /скоростта на четене достига 160 MB /s и повече). Но цената на такива твърди дискове е почти два пъти по-скъпа. Но броят на едновременно свързани устройства за съхранение на данни е от седем до петнадесет, връзката може да се извърши без захранване на компютъра, а дължината на кабела може да бъде около 15-30 метра. Всъщност, този тип HDD се използва най-вече не на компютъра на потребителя, а на сървъра. Скоростта, характеризираща скоростта на предаване и I /O честотната лента, обикновено се изразява с времето на предаване и количеството предадени серийни данни, предавани и изразени в Mb /s.

Някои допълнителни параметри

Говорейки за това, което съставлява принципа на работа на твърдия диск и какви параметри влияят върху неговото функциониране, не може да се заобиколи страната и някои допълнителни характеристики, които могат да зависят от скоростта или дори живота на устройството. Тук на първо място е скоростта на въртене, която пряко засяга времето на търсене и инициализация (разпознаване) на желания сектор. Това т.нар. Скрито време за търсене е интервалът, през който изискваният сектор се връща, за да прочете главата. Днес са приети няколко стандарта за скоростта на шпиндела, изразени в обороти в минута с времезакъснение в милисекунди:

3600 - 833;

4500 - 667;

5400-555;

7200-417.

Лесно е да се види, че колкото по-висока е скоростта, толкова по-малко време се изразходваза търсене на сектори, а във физически план - за задвижване на диска преди инсталиране за главата на желаната точка на позициониране на плаката. Друг параметър е вътрешната скорост на предаване. На външните пътеки, тя е минимална, но нараства с постепенен преход към вътрешни пътища. По този начин един и същ процес на дефрагментиране, който е движението на често използвани данни в най-бързите дискови области, не е нищо повече от прехвърляне към вътрешен път с по-висока скорост на четене. Външната скорост има фиксирани стойности и зависи пряко от използвания интерфейс. И накрая, един от важните въпроси е наличието на собствен кеш или буфер в твърдия диск. По същество принципът на твърдия диск по отношение на използването на буфера е нещо като оперативна или виртуална памет. Колкото по-голямо е количеството кеш памет (128-256 Kb), толкова по-бързо ще работи твърдия диск.

Основни изисквания за HDD

Основните изисквания, които в повечето случаи са наложени на твърди дискове, не са толкова много. Основното нещо е дълъг експлоатационен живот и надеждност. Основният стандарт за повечето HDDs е продължителността на живота около 5-7 години с време на изпълнение поне петстотин хиляди часа, но за хард дисковете от висок клас тази цифра е поне един милион часа. По отношение на надеждността функцията за самопроверка на S. M. A. R. T., която следи състоянието на отделните елементи на твърдия диск, е в съответствие с текущия мониторинг. Въз основа на събраните данни може да се формира дори определена прогнозаевентуални неизправности в бъдеще. От само себе си се разбира, че потребителят не трябва да се оставя сам. Например, при работа с HDD е изключително важно да се поддържа оптимален температурен режим (0 - 50 ± 10 градуса по Целзий), да се избягва разклащане, удари и падане на твърдия диск, да се удари с прах или други малки частици и т.н. ще бъде интересно да се знае, че едни и същи частици тютюнев дим са около два пъти разстоянието между четящата глава и магнитната повърхност на твърдия диск, а човешката коса - в 5-10 пъти.

Въпрос за инициализация в системата при смяна на твърд диск

Сега няколко думи за това какви действия да предприеме, ако по някаква причина потребителят смени твърдия диск или е инсталирал отделен диск. Този процес няма да опишем напълно, но нека се спрем само на основните етапи. Първо трябва да свържете твърдия диск и да видите настройките на BIOS, да определите новия хардуер, в администрирането на дисковете да инициализирате и да създадете стартиращ запис, да създадете прост, да му зададете идентификатор (буква) и да изпълните форматирането с избора на файловата система. Само след това новият "винт" ще бъде напълно готов за работа.

Заключение

Тук, всъщност, всичко това накратко засяга основите на функционирането и характеристиките на съвременните твърди дискове. Принципът на работа на външния твърд диск не се разглежда по принцип, тъй като на практика не се различава от това, което се използва за стационарни твърди дискове. Единствената разлика е самометод за свързване на допълнително устройство към компютър или лаптоп. Най-често срещаната е връзката през USB интерфейс, който е директно свързан с дънната платка. В този случай, ако искате да осигурите максимална производителност, по-добре е да използвате стандартния USB 3.0 (вътрешният порт е боядисан в синьо), разбира се, при условие, че външният HDD сам го поддържа. По друг начин ми се струва, че поне малко е станало ясно за това как твърд диск от всякакъв тип функции. Може би по-горе беше дадена много техническа информация, още повече, че дори от физическия курс на училището, обаче, без него, напълно да се разберат всички основни принципи и методи, заложени в технологията на производство и използване на HDD, няма да се разбере.