HDD: nguyên tắc làm việc và đặc điểm chính của

ổ cứng, hoặc, như chúng được gọi, ổ đĩa cứng là một trong những thành phần quan trọng nhất của một hệ thống máy tính. Về tất cả mọi người biết điều đó. Nhưng đây không phải là một người dùng hiện đại ngay cả trong suy đoán nguyên tắc về cách thức ổ cứng. Nguyên tắc hoạt động, nói chung, đối với một sự hiểu biết cơ bản về khá đơn giản, nhưng có một số sắc thái, mà sẽ tiếp tục được thảo luận.

Câu hỏi đích và phân loại các ổ đĩa cứng?

Câu hỏi của điểm đến, tất nhiên, hùng biện. Bất cứ ai, ngay cả những entry-level nhất, ngay lập tức trả lời rằng ổ cứng (còn được gọi là một đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng hoặc HDD) ngay lập tức trả lời rằng ông được sử dụng để lưu trữ thông tin.

Nói chung, sự thật. Đừng quên rằng trên ổ đĩa cứng, ngoại trừ hệ điều hành và tập tin người dùng được tạo ra bởi các thành phần hệ điều hành khởi động, nhờ đó cô sẽ bắt đầu, cũng như một số dấu hiệu mà các đĩa có thể nhanh chóng tìm thấy những thông tin mong muốn.

mô hình hiện nay khá đa dạng: bình thường HDD, ổ cứng gắn ngoài, tốc độ cao, ổ đĩa SSD solid-state, mặc dù nó được gán cho các ổ đĩa cứng và không được chấp nhận. Đó là tiếp tục đề nghị xem xét các thiết bị và nguyên tắc hoạt động HDD, nếu không đầy đủ thì ít nhất trong việc này, đó là đủ cho sự hiểu biết về các thuật ngữ và các quá trình cơ bản.

Xin lưu ý rằng có một phân loại đặc biệt của HDD hiện nay trên một số tiêu chí cơ bản, trong đó có những điều sau đây:

• phương pháp để lưu trữ thông tin;
• loại phương tiện truyền thông;
• phương pháp tổ chức tiếp cận thông tin.

Tại sao ổ cứng được gọi là ổ đĩa cứng?

Hôm nay, nhiều người đang suy nghĩ về việc tại sao ổ đĩa cứng được gọi là ổ cứng thuộc về một vũ khí hạng nhẹ. Nó sẽ có vẻ rằng có thể có điểm tương đồng giữa hai thiết bị?

Thuật ngữ này xuất hiện như xa trở lại như năm 1973, khi thị trường xuất hiện đầu tiên trong thế giới HDD, việc xây dựng trong đó bao gồm hai ngăn riêng biệt trong một container kín. Năng lực của mỗi khoang là 30 MB, đó là lý do các kỹ sư đã được đặt tên mã cho đĩa "30-30", mà là hoàn toàn đồng điệu với thương hiệu phổ biến vào thời điểm đó súng "Winchester, 30-30". Tuy nhiên, trong đầu thập niên 90 ở Mỹ và châu Âu là tên của hầu đi ra sử dụng, nhưng vẫn còn phổ biến trong không gian hậu Xô Viết.

Các thiết bị và nguyên tắc hoạt động HDD

Nhưng chúng ta lạc đề. nguyên tắc hoạt động ổ cứng có thể được tóm tắt như quá trình đọc và viết. Nhưng làm thế nào điều này xảy ra? Để hiểu được hoạt động của một đĩa cứng từ tính, trước tiên bạn cần phải tìm hiểu cách thức hoạt động.

Các ổ cứng chính nó là một tập hợp các tấm, số lượng mà có thể thay đổi 4-9 kết nối với nhau bởi một trục (trục), được gọi là trục chính. Các tấm được đặt chồng lên nhau. Trong hầu hết các trường hợp, nguyên liệu cho sản xuất của họ là nhôm, đồng thau, gốm sứ, thủy tinh và các loại tương tự. D. Bản thân của tấm có một lớp phủ từ tính đặc biệt của một loại vật liệu được gọi là Platter, dựa trên oxit gamma ferit, crom oxit, bari ferit và t. D . Mỗi độ dày tấm khoảng 2 mm.

Để ghi và đọc thông tin tương ứng với đầu bố trí hình tròn (một cho mỗi tấm) và các tấm được sử dụng trong cả hai bề mặt. Trong vòng quay trục chính, tốc độ đều có thể được 3.600-7.200 rev. / Min, và di chuyển đầu tương ứng với hai động cơ điện.

Trong trường hợp này, nguyên tắc cơ bản của đĩa cứng của máy tính là các thông tin được ghi lại không phải là bất cứ nơi nào, nhưng ở một vị trí quy định nghiêm ngặt, được gọi là các lĩnh vực, nằm trên đường ray đồng tâm hoặc bài hát. Để tránh nhầm lẫn, áp dụng quy tắc thống nhất. Có quan điểm cho rằng các nguyên tắc của ổ cứng về mặt cấu trúc logic của họ, phổ quát. Ví dụ, kích thước của một ngành, cho các tiêu chuẩn thống nhất áp dụng trên toàn thế giới, là 512 byte. ngành được chia thành các cụm, đó là trình tự của một số ngành đang lần lượt. Và đặc biệt là đĩa cứng của nguyên tắc hoạt động trong lĩnh vực này là việc trao đổi thông tin và chỉ cần thực hiện toàn bộ các cụm (thành phần nguyên chuỗi).

Nhưng làm thế nào được đọc thông tin? lái xe công trình: một đĩa cứng như sau: Sử dụng một đầu khung đọc đặc biệt trong một bố trí hình tròn (xoắn ốc) hướng di chuyển đến đoạn nhạc bạn muốn và tại lần lượt là vị trí trên một khu vực nhất định, tất cả người đứng đầu có thể được di chuyển cùng một lúc bằng cách đọc các thông tin tương tự không chỉ từ các bài hát khác nhau nhưng với đĩa khác nhau (tấm). Tất cả các bài hát với số thứ tự tương tự được gọi là xi-lanh.

Có thể chọn một nguyên tắc hoạt động của một đĩa cứng: đọc đầu gần gũi hơn với bề mặt từ tính (nhưng không chạm vào nó), cao hơn mật độ ghi âm.

Làm thế nào là văn bản và đọc thông tin?

ổ cứng, hoặc ổ đĩa cứng, và do đó đã được gọi là từ mà họ sử dụng các định luật vật lý từ tính, xây dựng bởi Faraday và Maxwell.

Như đã đề cập, các tấm của nemagnitochuvstvitelnogo liệu sơn từ tính được áp dụng cho độ dày của một vài micromet. Trong hoạt động, một từ trường có một cấu trúc miền cái gọi là.

Một miền từ là một giới hạn nghiêm ngặt ranh giới khu vực từ hóa ferroalloy. Hơn nữa nguyên tắc hoạt động HDD có thể được tóm tắt như sau: trong trường hợp của một từ trường ngoài, lĩnh vực ổ đĩa thích hợp bắt đầu được hướng dẫn một cách chính xác dọc theo dòng từ đồng chấm dứt tác động đối với các đĩa xuất hiện khu vực từ hóa dư, trong đó thông tin được lưu trữ trước đây chứa trong lĩnh vực chính .

Đối với việc tạo ra một trường bên ngoài có trách nhiệm ghi đọc đầu, và khu vực từ hóa dư đọc, là đối diện với người đứng đầu tạo ra một lực điện hoặc EMF. Sau đó, tất cả mọi thứ rất đơn giản: thay đổi EMF tương ứng với một nhị phân, và sự vắng mặt hay sự chấm dứt - zero. Thời gian thay đổi EMF tế bào được gọi là bit.

Bên cạnh đó, bề mặt từ trong những cân nhắc hoàn toàn tin học có thể được liên kết, như một loại bit dữ liệu chuỗi điểm. Tuy nhiên, vì vị trí của những điểm này là hoàn toàn không thể tính toán chính xác, trên ổ đĩa bạn muốn cài đặt một số loại nhãn xác định trước đó đã giúp xác định vị trí mong muốn. Việc tạo ra nhãn như vậy được gọi là định dạng (khoảng chia đĩa thành các bài hát và các ngành, nhóm).

Cơ cấu hợp lý và nguyên tắc hoạt động của ổ cứng dưới những định dạng

liên quan đến các tổ chức HDD logic ở đây ở nơi đầu tiên với đó là các định dạng, trong đó có hai loại chính: một mức độ thấp (vật lý) và cấp cao (logic). Nếu không có các bước này, mang về bất kỳ ổ cứng sang trạng thái làm việc không thể nói. Để biết thông tin về cách khởi tạo một ổ cứng mới, nó sẽ được thảo luận riêng rẽ.

định dạng thấp cấp đòi hỏi một hiệu ứng vật lý trên bề mặt của HDD, trong đó khu vực nằm dọc theo đường ray. Điều thú vị là các nguyên tắc của ổ cứng là như vậy mà từng ngành đã tạo ra địa chỉ duy nhất của riêng mình, trong đó bao gồm số ngành rất, theo dõi số lượng, mà nó nằm, và biển số. Do đó, việc tổ chức truy cập trực tiếp bộ nhớ cùng một địa chỉ trực tiếp từ địa chỉ nhất định, chứ không phải tìm kiếm các thông tin chính xác trên bề mặt, do đó tốc độ đạt được (mặc dù nó không phải là quan trọng nhất). Lưu ý rằng khi định dạng cấp thấp bị xóa hoàn toàn tất cả các thông tin và khôi phục lại nó trong nhiều trường hợp không thể được.

Một điều - một định dạng logic (trong các hệ thống dựa trên Windows là định dạng nhanh chóng hoặc định dạng nhanh). Bên cạnh đó, các quá trình này được áp dụng cho việc tạo ra các phân vùng logic đại diện cho một khu vực nhất định của đĩa cứng chính hoạt động trên cùng một nguyên tắc.

định dạng logic chủ yếu ảnh hưởng đến các khu vực hệ thống, trong đó bao gồm một boot sector và bảng phân vùng (kỷ lục Boot MBR), bảng cấp phát tệp (FAT, NTFS, và vân vân. D.) Và thư mục gốc (Root Directory).

Ghi chép thông tin trong các lĩnh vực của cụm được thực hiện thông qua một số bộ phận, trong đó tại một cụm không thể chứa hai đối tượng giống hệt nhau (tập tin). Trên thực tế, việc tạo ra một phân vùng hợp lý, vì nó tách nó ra khỏi phân vùng hệ thống chính, do đó các thông tin được lưu trữ trên nó, nếu có sai sót và thất bại để thay đổi hoặc loại bỏ không bị ảnh hưởng.

Các đặc điểm chính HDD

Tôi nghĩ rằng, nói chung nguyên tắc hoạt động của HDD một chút hiểu. Bây giờ chúng ta chuyển sang các tính năng chính, trong đó cung cấp một bức tranh toàn diện của tất cả các cơ hội (hoặc bất lợi) của ổ cứng hiện đại.

Nguyên tắc trong những đặc điểm đĩa và chính khó có thể khá khác nhau. Để hiểu những gì đang bị đe dọa, chúng ta chọn các thông số cơ bản nhất mà biểu cho tất cả biết đến cửa hàng thông tin cập nhật:

• năng lực (khối lượng);
• hiệu suất (đọc dữ liệu tốc độ truy cập và viết thông tin);
• giao diện (phương pháp kết nối, loại điều khiển).

Năng lực là tổng số lượng thông tin mà có thể được ghi lại và lưu trữ trên ổ cứng. của HDD ngành sản xuất đang tăng trưởng quá nhanh đến nỗi ngày nay đã bước vào ổ cứng sử dụng với khối lượng của thứ tự của 2 TB trở lên. Và, như người ta tin điều này không phải là giới hạn.

Interface - đặc tính quan trọng nhất. Nó xác định cách các thiết bị được kết nối với bo mạch chủ, mà điều khiển được sử dụng như đọc và viết được thực hiện, và vân vân. D. Các giao diện chính và phổ biến nhất được coi là IDE, SATA và SCSI.

Đĩa với IDE giao diện chi phí thấp khác nhau, tuy nhiên, một trong những nhược điểm lớn có thể phân biệt được một số lượng hạn chế của các thiết bị cùng một lúc kết nối (tối đa là bốn) và tốc độ dữ liệu thấp (và thậm chí với sự hỗ trợ truy cập bộ nhớ trực tiếp Ultra DMA hoặc các giao thức Ultra ATA (Mode 2 và Chế độ 4). Mặc dù người ta tin việc sử dụng chúng có thể làm tăng mức độ đọc / ghi tốc độ 16 Mb / s, nhưng tốc độ thấp hơn nhiều so với thực tế. Ngoài ra, chế độ UDMA đòi hỏi phải cài đặt các trình điều khiển đặc biệt, trong đó về mặt lý thuyết, nó cần được cung cấp với các bo mạch chủ.

Nói về những gì các nguyên tắc của ổ cứng và các tính năng, bạn không thể bỏ qua các giao diện SATA, đó là phiên bản kế thừa của IDE ATA. Ưu điểm của công nghệ này là đọc / ghi tốc độ có thể được tăng lên đến 100 Mb / s bằng cách sử dụng xe buýt tốc độ cao Fireware IEEE-1394.

Cuối cùng, giao diện SCSI so với hai phần trước là linh hoạt nhất và cao nhất tốc độ (đọc / ghi tốc độ lên đến 160MB / s và cao hơn). Nhưng có một ổ đĩa cứng như vậy là gần như gấp đôi so với tốn kém. Nhưng số lượng thiết bị lưu trữ khác nhau, đồng thời kết nối 7-15, kết nối có thể được thực hiện mà không de-cấp năng lượng máy tính, và chiều dài cáp có thể theo thứ tự của 15-30 mét. Trên thực tế, loại HDD cho hầu hết các phần không áp dụng cho các máy tính người dùng và máy chủ.

Hiệu suất đặc trưng cho tốc độ truyền tải và thông lượng công suất I / O, thời gian truyền thường được biểu diễn và số lượng dữ liệu truyền trong series, và được thể hiện trong MB / s.

Một số tùy chọn bổ sung

Nói về những gì là một nguyên tắc đĩa làm việc chăm chỉ và những gì các thông số ảnh hưởng đến hoạt động của mình, không thể tránh được, và một số tính năng bổ sung, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoặc tuổi thọ của thiết bị.

Ở đây, ở nơi đầu tiên là tốc độ quay, trực tiếp ảnh hưởng đến thời gian tìm kiếm và khởi tạo (công nhận) của khu vực mong muốn. cái gọi là thời gian tìm kiếm tiềm ẩn này - khoảng thời gian trong đó nhu cầu về lĩnh vực này quay sang đầu đọc. Hôm nay áp dụng một số tiêu chuẩn cho tốc độ trục chính, thể hiện trong vòng mỗi phút với thời gian trễ trong mili giây:

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

Người ta dễ dàng thấy rằng tốc độ cao hơn, càng ít thời gian dành cho lĩnh vực tìm kiếm, và mặt phẳng vật lý - bởi cuộc cách mạng của đĩa đến mức đầu cài đặt tấm vị trí mong muốn.

Một tham số - tốc độ truyền tải nội. Trên đường ray ngoài cùng là tối thiểu nhưng tăng với một vùng giao thoa để theo dõi bên trong. Như vậy, quá trình chống phân mảnh cùng đại diện cho phong trào thường xuyên sử dụng dữ liệu trong khu vực nhanh nhất của đĩa - không chỉ đơn giản là việc chuyển giao theo dõi bên trong với tốc độ đọc hơn. tốc độ bên ngoài có một giá trị cố định và phụ thuộc vào giao diện sử dụng.

Cuối cùng, một trong những điểm quan trọng liên quan đến sự hiện diện của bộ nhớ cache hay bộ đệm riêng của ổ đĩa cứng. Trong thực tế, ổ cứng làm việc về mặt nguyên tắc của một cái gì đó sử dụng bộ đệm tương tự như bộ nhớ hoạt động hoặc ảo. Kích thước lớn hơn bộ nhớ cache (128-256 kb), nhanh hơn ổ cứng.

Các yêu cầu chính cho HDD

Yêu cầu cơ bản, mà trong hầu hết các trường hợp đều có phần ổ cứng, không quá nhiều. Điều quan trọng - sự trường thọ và độ tin cậy.

Các tiêu chuẩn cơ bản cho hầu hết các HDD được coi là cuộc sống của trật tự của 5-7 năm với thời gian hoạt động của không ít hơn năm trăm nghìn giờ, nhưng đối với các ổ đĩa cao cấp, con số này không phải là ít hơn một triệu giờ.

Đối với độ tin cậy, có trách nhiệm chức năng này của tự kiểm tra SMART luôn theo dõi tình trạng của các yếu tố cá nhân của ổ cứng, thực hiện giám sát liên tục. Trên cơ sở các số liệu thu thập có thể được tạo ra thậm chí là một dự báo có thể xuất hiện của những lỗi lầm trong tương lai.

Nó đi mà không nói rằng người dùng không nên đứng sang một bên. Ví dụ, khi sử dụng HDD cực kỳ quan trọng để quan sát khoảng nhiệt độ tối ưu (0 - 50 ± 10 độ C) để tránh những cú sốc, tác động và rơi ổ cứng, ảnh hưởng bởi bụi hoặc các hạt nhỏ khác, vv Ngẫu nhiên, nhiều người sẽ được .. quan tâm để biết rằng các hạt khói cùng là khoảng hai lần lớn hơn so với khoảng cách giữa đầu đọc và bề mặt từ tính của ổ đĩa cứng, và sợi tóc người - 5-10 lần.

Câu hỏi khởi tạo hệ thống bằng cách thay thế ổ cứng

Bây giờ một vài lời về những hành động cần được thực hiện, nếu vì một lý do người dùng thay đổi các ổ cứng hoặc cài đặt dpolnitelny.

Hoàn toàn mô tả quá trình này sẽ không, và sẽ chỉ tập trung vào sân khấu chính. Trước tiên, bạn phải kết nối ổ cứng và tìm kiếm trong các thiết lập BIOS, nếu phần cứng mới được phát hiện, trong đĩa phần Quản lý để khởi tạo và tạo bản ghi khởi động, tạo ra một khối lượng đơn giản, gán một ID (thư) và để định dạng với lựa chọn hệ thống tập tin. Chỉ sau đó mới "vít" là hoàn toàn sẵn sàng hoạt động.

phần kết luận

Đó là tất cả những gì nói đến tóm tắt những điều cơ bản của chức năng và hiệu suất của ổ cứng hiện đại. Nguyên tắc hoạt động của ổ đĩa cứng gắn ngoài không được coi là quan trọng bởi vì nó thực tế không khác với sử dụng cho HDD tĩnh. Sự khác biệt duy nhất là duy nhất trong phương pháp kết nối lưu trữ bổ sung cho máy tính hoặc máy tính xách tay của bạn. Phổ biến nhất là một kết nối qua USB giao diện được kết nối trực tiếp đến bo mạch chủ. Đồng thời, nếu bạn muốn đảm bảo hiệu suất tối đa, nó là tốt hơn để sử dụng một tiêu chuẩn USB 3.0 (cổng bên trong màu xanh), tất nhiên, với điều kiện HDD bên ngoài bản thân hỗ trợ nó.

Đối với phần còn lại, tôi nghĩ rằng nhiều người thậm chí một chút, nó trở nên rõ ràng như thế nào ổ cứng của bất kỳ loại. Có lẽ quá nhiều thông tin kỹ thuật trên đã được đưa ra, thậm chí nhiều hơn từ quá trình vật lý học, nhưng mà không có hiểu đầy đủ tất cả các nguyên tắc và phương pháp cơ bản đặt ra trong công nghệ sản xuất và ứng dụng HDD sẽ không hiểu.