Dysk twardy składa się z dwóch głównych części: HDA i kontrolera.

Rysunek 1 – blok – schemat dysku twardego

Rysunek 2 – Podstawowe elementy konstrukcyjne dysku twardego

1.2. Urządzenie z dyskiem twardym

Cały dysk twardy jako urządzenie jest podzielony, jak zauważyliśmy, na dwie duże części: płytkę elektroniki oraz hermetyczną strefę, czyli „puszki”, wewnątrz której znajdują się już dyski magnetyczne, blok głowic magnetycznych i silnik wrzeciona.

Rysunek 3 - Wygląd dysku twardego MAXTOR

1.3. Płytka elektroniki (sterownik)

Płytka elektroniczna lub kontroler na dysku twardym to w zasadzie mały komputer.

Rysunek 4 - Widok zewnętrzny płytki elektroniki (kontrolera) dysku twardego MAXTOR

Na płycie nowoczesnych dysków twardych można znaleźć procesor, pamięć (RAM) i ROM. Procesor przetwarza dane otrzymane z głowic i konwertuje je na „język” zrozumiały dla komputera – standard ATA. Robi to tak, jak komputer robi to w pamięci RAM. Do uruchomienia potrzebna jest pamięć ROM, podobnie jak BIOS na płycie głównej. Działanie układu sterującego silnikiem wynika z jego nazwy. Po włączeniu płyta kontrolera odczytuje informacje serwisowe i jeśli są prawidłowe, dysk twardy zaczyna działać. Co jednak zrobić, gdy zepsuje się płytka elektroniki i w efekcie nie będzie dostępu do dokumentów, zdjęć itp., bo zepsuł się dysk twardy?

Oczywiście istnieje chęć wymiany tej nieszczęsnej płyty na podobną z dysku twardego „dawcy”, ponieważ są one tak podobne, i przeczytaj swoje informacje. Ale nie wszystko jest tak proste, jak się wydaje na pierwszy rzut oka. Jak wiadomo, postęp nie stoi w miejscu, a producenci dysków twardych stale udoskonalają swoje produkty, wprowadzając zmiany w technologii produkcji dysków twardych, w wyniku czego pojawiają się nowe linie modeli dysków twardych, różniących się gęstością zapisu, oprogramowaniem sprzętowym, konstrukcją poszczególne komponenty i obwody płytki elektroniki. Z tego powodu na większości dysków twardych kontrolery mają parametry dostrajające i nie są wymienne.

Zatem wniosek: bez pełnej informacji na temat wymienności kontrolerów na dyskach twardych, niefachowe samodzielne próby odzyskania danych w przypadku wymiany płytki elektroniki mogą nie tylko zaostrzyć przyczynę awarii, ale także znacznie zmniejszyć szanse na pomyślne odzyskanie informacje z dysku twardego.

Notatka:

Kontrolery dysków twardych

Rysunek 5 – Kontroler

Sam kontroler napędu jest fizycznie umieszczony na płytce elektroniki i ma za zadanie realizować operacje konwersji oraz przesyłać informacje z głowic odczytu/zapisu do interfejsu napędu. Często kontroler nazywany jest interfejsem napędu lub interfejsem komputera PC z napędem, co generalnie nie jest prawdą.

Kontroler dysku twardego to złożone urządzenie - mikrokomputer z własnym procesorem, pamięcią RAM i ROM, obwodami oraz systemem wejścia/wyjścia itp. Jednak w większości przypadków producenci umieszczają je na jednym lub dwóch mikrochipach.

Kontroler obsługuje wiele operacji transformacji strumienia danych. Ponieważ długości ścieżek są nierówne, dane muszą być zapisywane na różnych ścieżkach nierównomiernie. Staje się to problemem w porównaniu z dyskietkami w przypadku nośników o dużej gęstości (ponad 1000 ścieżek). Proste kontrolery zazwyczaj zapisują tę samą ilość informacji na każdej ścieżce, niezależnie od jej długości. Aby to zrobić, kontroler pakuje dane gęstiej, zaczynając od określonej ścieżki. Cylinder (w przypadku więcej niż jednego dysku wszystkie ścieżki znajdujące się poniżej siebie nazywane są cylindrem), od którego rozpoczyna się gęstsze upakowanie danych, nazywany jest cylindrem początkowym do wstępnej kompensacji (SCP). Aby skompensować zniekształcenie informacji podczas odczytu, dane są zapisywane ze wstępnym przesunięciem bitowym, które uwzględnia zniekształcenie.

Dysk twardy to jeden z najbardziej skomplikowanych elementów komputera, choć zasada jego działania jest dość prosta: koncentryczne ścieżki zapisane są na obracających się płytach pokrytych warstwą magnetyczną. Trudności pojawiają się, gdy zasadę dysku twardego zaimplementowano w urządzeniu wielkości dłoni, które przechowuje gigabajty danych i może działać nieprzerwanie przez lata.

Hermoblok

Hermoblock jest głównym elementem nowoczesnego dysku twardego. Jest to masywna i sztywna odlewana podstawa, na której zamontowane jest wrzeciono z pakietem płytek i blokiem głowic. Podstawa zamknięta jest szczelną pokrywą. Zwykle książki szczegółowo opisują konstrukcję silników i napędów, typy i konstrukcje głowic itp. Jednak gdy tylko użytkownik samodzielnie otworzy HDA (ryc. 2.1), dysk twardy staje się nieodpowiedni do pracy. Praca większości centrów usług prowadzi do tego samego rezultatu.

Ryż. 2.1. Jednostka HVAC ze zdjętą pokrywą

Wewnątrz obudowy napędu pakiet płytek ze stopu aluminium, umieszczonych jedna nad drugą, obraca się z ogromną prędkością. Pakiet mocowany jest do wrzeciona silnika. Płytki pokryte są warstwą materiału magnetycznego o grubości kilku mikronów. Głowice poruszają się po powierzchni płytki, przy czym szczelina pomiędzy powierzchnią płytki a głowicami wynosi jedynie około 0,05 mikrona. Jest to znacznie mniej niż rozmiar najmniejszych cząstek pyłu unoszących się w powietrzu. Efekt ścierny wszelkich cząstek zatrzymanych w szczelinie jest taki, że głowica po kilkudziesięciu zderzeniach ulega całkowitemu zniszczeniu, a przy każdym zderzeniu na powierzchni płytki tworzą się defekty w warstwie magnetycznej. Zniszczenie warstwy magnetycznej jest procesem przypominającym lawinę. Wada powłoki szybko rośnie, a latające cząstki powodują powstawanie nowych dziur i odprysków. W wyniku otwarcia HDA w domu, po kilkudziesięciu minutach pracy dysk twardy może stać się prawie nieczytelny.

Wszelkie manipulacje związane z otwieraniem hermetycznego urządzenia wymagają wyjątkowej czystości i w domu są praktycznie bezcelowe. Książka ta przeznaczona jest głównie dla tych, którzy chcą spróbować swoich sił w odzyskiwaniu danych, dlatego mówimy tutaj o narzędziach, które tak naprawdę można znaleźć w domu lub w zwykłym serwisie. Specjalny, profesjonalny sprzęt zostanie pokrótce omówiony w części „Ciężka artyleria” tego rozdziału.

Płytka elektroniki

Płytka elektroniki nazywana jest czasem płytką sterownika. Pod HDA nowoczesnego dysku twardego znajduje się płytka drukowana, na której znajdują się prawie wszystkie obwody elektroniczne dysku twardego (ryc. 2.2). Wyjątkiem jest miniaturowy przedwzmacniacz montowany bezpośrednio na radioodtwarzaczu wewnątrz HDA.

Ryż. 2.2. Płytka elektroniki dysku twardego

Złącza interfejsu, zasilania i zworki znajdują się na końcu płytki. Na płytce znajdują się co najmniej cztery elementy.

Schematy sterowania napędami wrzecionowymi i pozycjonowania bloku głowicy.

Główny mikroprocesor dysku twardego, który zapewnia całe przetwarzanie i przesyłanie danych między interfejsem zewnętrznym a jednostką główną. Wewnątrz zwykle wyróżnia się:

Cyfrowy procesor sygnałowy (DSP), odpowiedzialny za odczyt i zapis informacji na dysku twardym;

Układy interfejsu obsługujące wymianę danych poprzez interfejs zewnętrzny - SATA lub IDE.

Układ pamięci podręcznej.

Układ pamięci flash (Flash-ROM, ROM), w którym przechowywany jest mikroprogram (oprogramowanie sprzętowe) dysku twardego.

Oprócz wymienionych komponentów na płytce znajdują się komponenty radia analogowego: kondensatory, rezystory, bezpieczniki półprzewodnikowe. Pomimo tego, że często mówimy o naprawie płytek elektroniki, w praktyce płytki wymieniane są najczęściej w całości. Oczywiście łatwo jest przelutować rezystor lub bezpiecznik, ale rzadko ulegają one awarii. A niezbędne mikroukłady, które zawodzą znacznie częściej, nie są łatwe do znalezienia. Ponieważ chipy te są produkowane dla konkretnych modeli lub serii dysków, można je znaleźć tylko na tej samej płycie. Ponadto każda seria dysków twardych ma zwykle swoje specyficzne wady, a te same części wypalają się na płytach. Płyta z wadliwego dysku twardego raczej nie będzie przydatna. W rezultacie wymiana wymaga w pełni funkcjonalnej płyty.

Płytka jest podłączona do HDA ​​za pomocą jednego lub dwóch złączy. Utrata kontaktu w tych płaskich złączach objawia się zewnętrznie awarią dysku twardego.

Geometria i adresowanie

Wewnątrz dysku zwykle znajduje się cały pakiet płytek umieszczonych jedna nad drugą, więc ścieżki można traktować jak cylinder (Cylinder - C). Powierzchnię każdej strony każdej płyty obsługuje osobna głowica (Head -H). Dowolny dysk można podzielić na sektory (Sektor - S). Jeśli zatem wyobrazimy sobie, że w jednym sektorze zapisany jest jeden blok danych, blok ten zawsze można oznaczyć kombinacją trzech „adresów”: numeru cylindra, numeru głowicy i numeru sektora - w skrócie CHS (ryc. 2.3). Aby odczytać lub zapisać konkretny blok danych, wystarczy podać kontrolerowi dysku twardego te trzy wartości - głowice przesuną się do żądanego cylindra, a gdy wymagany sektor znajdzie się pod nimi, konkretna głowica odczyta lub zapisze Informacja. Aby poinformować BIOS o wielkości dysku twardego i sposobie dostępu do niego, wystarczy podać tylko trzy wartości: liczbę cylindrów, głowic i sektorów na tym dysku. Rozmiar każdego sektora jest zawsze taki sam: 512 bajtów. Adresowanie to nazywa się adresowaniem CHS. Jest najstarszy, standardowy i uniwersalny. Nazywa się to również geometrią dysku twardego.

Ryż. 2.3. Cylindry, głowice i sektory

Na początku stosowania dysków twardych ich pojemność była ograniczona do kilkudziesięciu megabajtów, więc tak naprawdę mówiliśmy o rzeczywistych fizycznych ścieżkach (cylindrach), głowicach i sektorach. Z czasem gęstość zapisu na każdym talerzu wzrosła wielokrotnie, a kontrolery dysków twardych nauczyły się przeliczać te parametry i prezentować BIOSowi całkowicie dowolną konfigurację dysków, gdzie np. jest cztery razy więcej głowic i cztery razy mniej cylindrów niż są w rzeczywistości. Iloczyn wszystkich trzech wielkości zawsze pozostaje taki, jaki jest w rzeczywistości. Powodem, który zmusił nas do odejścia od rzeczywistej, fizycznej geometrii, była sama historia rozwoju technologii komputerowej. Producenci dysków twardych czasami w swoich opracowaniach wyprzedzali twórców kontrolerów IDE i BIOS dla płyt głównych, a czasami odwrotnie. Poszukiwanie kompatybilności i kompromisów doprowadziło do tego, że dziś wyświetlana liczba cylindrów, głowic i sektorów dysku twardego w żaden sposób nie odpowiada rzeczywistej konstrukcji HDA. W przypadku nowoczesnych dysków nawet liczba sektorów może być zmienna. Ścieżki znajdujące się bliżej środka dysku są podzielone na mniejszą liczbę sektorów, natomiast te znajdujące się na obrzeżach są podzielone na większą liczbę sektorów.

Adresowanie ECHS (rozszerzony CHS), czyli duże, jest dalszym rozwinięciem adresowania CHS. W przeciwnym razie nazywa się to fikcyjnym adresowaniem - liczbą cylindrów, głowic

Dyski Warojavo 43

i sektory są przydzielane całkowicie arbitralnie przez producenta dysku twardego i rejestrowane w kontrolerze CMOS.

Wraz z trójwymiarowym adresowaniem CHS wynaleziono adresowanie bloków logicznych LB A – Logical Block Address. Z jednej strony przy tego typu adresowaniu dane odczytywane są w blokach logicznych składających się z kilku sektorów. W związku z tym liczba cylindrów jest mniejsza, a liczba głowic większa niż w rzeczywistości. Z drugiej strony adresowanie to jest liniowe: każdemu blokowi logicznemu przypisany jest numer sekwencyjny LBA. Blok rozpoczynający się od pierwszego sektora głowicy zerowej cylindra zerowego przyjmuje się jako zero. Następnie numery bloków określa się według wzoru:

LBA = (CYL. HDS + HD) SPT + SEK – 1,

gdzie CYL, HD, SEC to numery cylindra, głowicy i sektora w przestrzeni CHS; HDS - liczba głów; SPT - liczba sektorów na torze.

NOTATKA

Bloki, cylindry i gąsienice numerowane są od zera, a sektory od pierwszej cyfry. Numeracja ta rozwinęła się aorycznie.

Nowoczesne dyski twarde z reguły obsługują wszystkie trzy typy adresowania, a wybór zastosowanego typu pozostaje w BIOS-ie płyty głównej. Jeżeli w ustawieniach BIOS-u wybrany zostanie jeden z typów adresowania, to dysk twardy, w wyniku wewnętrznego przetwarzania i konwersji danych, będzie prezentowany kontrolerowi dokładnie w ten sposób. Jeśli weźmiemy trzy możliwe konfiguracje tego samego dysku, możemy sprawdzić, że iloczyn CxHxS pozostaje praktycznie niezmieniony we wszystkich trzech przypadkach, a pomnożony przez rozmiar sektora (512 bajtów) jest to dokładnie pojemność dysku twardego.

Należy pamiętać, że ani liczba głowic, ani liczba fizycznych sektorów na „naleśnikach” wewnątrz HDA nie zmienia się w zależności od wyboru tego czy innego adresowania. Elektronika dysku twardego (jego mikroprogram) „tworzy” nieistniejące głowice i odpowiednio „zastępuje” nimi sektory i cylindry. Proces ten nazywa się translacją adresu, a tablica translacji jest zwykle przechowywana w pamięci flash na płytce elektroniki, ale może być również zapisana na ukrytych ścieżkach serwisowych.

Jeśli poprosimy sterownik o automatyczny wybór typu adresowania, wybierze on CHS – adresowanie uniwersalne. Jeśli, jak wspomniano wcześniej, pozwolisz BIOSowi na automatyczny wybór ustawień (auto), wówczas adresowanie dysków twardych z reguły odbywa się w CHS.

Organizacja torów i sektorów

W rzeczywistości dane na talerzach dysków twardych są zorganizowane dość skomplikowanie. Tylko kontroler i oprogramowanie sprzętowe dysku twardego „wiedzą” o ich prawdziwej lokalizacji. Podczas gdy wszystko działa, przez interfejs dysk twardy jest postrzegany jako standardowa matryca bloków lub sektorów. W przypadku awarii głowic, zniszczone zostaną niektóre obszary talerzy itp. Dlatego też dane można odczytać jedynie przy pomocy standardowych środków takiego dysku twardego. Sami specjaliści producentów przyznają, że wszelkie dyskusje na temat skanowania płytek wyjętych z obudowy i odczytywania namagnesowania szczątkowego okazują się bezużyteczne. Nawet teoria przechowywania danych na dysku twardym pozostawia miejsce na niepewność.

Jedynie informacje o serwach są dość sztywno zapisane na powierzchni płytek. Są to znaki i kody magnetyczne, które wskazują położenie ścieżek i sektorów. Dzięki nim głowice ustawiają się względem płyt i odnajdują pożądane ścieżki i sektory. Tagi serwo są zapisywane na prawie gotowym dysku twardym podczas procesu produkcyjnego przy użyciu specjalnego sprzętu, po czym nie można ich usunąć ani zmienić.

Całkowity rozmiar każdego sektora wynosi 571 bajtów. Z tego 512 bajtów jest przeznaczonych do zapisu danych, a 59 bajtów zawiera informacje serwisowe o numerze wewnętrznego sektora, sumach kontrolnych itp. Informacje te są zapisywane podczas niskopoziomowego formatowania dysku w fabryce i dostępu do niego poprzez interfejs jest niezwykle ograniczona.

Podczas produkcji płytek można z góry umieścić na nich niewielką liczbę wadliwych obszarów, w przeciwnym razie rentowność produkcji gwałtownie spadnie. Oczywiście charakter i występowanie dopuszczalnych wad są ściśle regulowane. Dodatkowo talerze z zaznaczonymi ścieżkami i sektorami mają większą pojemność niż wskazana w paszporcie dysku. Ten zapasowy wolumin jest częściowo używany do przechowywania informacji serwisowych, a częściowo do zastępowania wadliwych i uszkodzonych sektorów. Po złożeniu ponownie sprawdzana jest powierzchnia dysków i do pamięci ROM na płytce elektroniki zapisywana jest mapa lokalizacji uszkodzonych sektorów, czyli tabela ponownego przypisania.

Proces remapowania sprowadza się do tego, że gdy system operacyjny wyśle ​​żądanie informacji znajdujących się pod adresem uszkodzonego sektora, kontroler dysku po cichu przekierowuje żądanie do jednego z wolnych sektorów. Kontroler na bieżąco aktualizuje mapę defektów, dodając do niej każdy nowy wykryty uszkodzony sektor. Na nowoczesnych dyskach twardych tabelę remapowania można częściowo przechowywać w pamięci flash, a częściowo zapisywać w ścieżkach serwisowych samego dysku. W rzeczywistości podczas uzyskiwania dostępu do dysku kontroler korzysta z tabeli składającej się z dwóch części. Pierwsza to tłumaczenie adresów, druga to wyjaśnienia operacyjne, ponowne przypisanie. Wszystko to dzieje się na poziomie sprzętowym i nie ma nic wspólnego z formatowaniem, partycjami czy systemem plików. Złe sektory są całkowicie niewidoczne przez interfejs.

Praktyczny wniosek z powyższego dotyczy przypadków naprawy i wymiany elektroniki dysku twardego. Z reguły płytę można wymienić wyłącznie na płytę z dysku twardego tego samego modelu i serii (model, numer identyfikacyjny i numer części). Wszystkie informacje o formacie zapisane są w HDA i po wymianie płytki powinny zostać pomyślnie odczytane. Po wymianie płytki z zainstalowanym na niej ROMem tablicę relokacji sektorów można odbudować lub uzupełnić.

Dysk magnetyczny (HDD) \ HDD (dysk twardy) \ dysk twardy (nośnik) to obiekt materialny zdolny do przechowywania informacji.

Urządzenia do przechowywania informacji można klasyfikować według następujących kryteriów:

• sposób przechowywania informacji: magnetoelektryczny, optyczny, magnetooptyczny;
• rodzaj nośnika danych: napędy na dyskietkach i dyskach magnetycznych, dyski optyczne i magnetooptyczne, taśma magnetyczna, półprzewodnikowe elementy pamięci;
• sposób organizacji dostępu do informacji – napędy dostępu bezpośredniego, sekwencyjnego i blokowego;
• rodzaj urządzenia do przechowywania informacji – wbudowany (wewnętrzny), zewnętrzny, samodzielny, mobilny (do noszenia) itp.

Znaczna część stosowanych obecnie nośników informacji opiera się na nośnikach magnetycznych.

Urządzenie z dyskiem twardym

Dysk twardy składa się z zestawu płytek, najczęściej przedstawiających dyski metalowe, pokrytych materiałem magnetycznym - talerzem (tlenek ferrytu gamma, ferryt baru, tlenek chromu...) i połączonych ze sobą za pomocą wrzeciona (wał, oś).
Same dyski (o grubości około 2 mm) wykonane są z aluminium, mosiądzu, ceramiki lub szkła. (patrz zdjęcie)

Do nagrywania wykorzystywane są obie powierzchnie płyt. Używany 4-9 talerze. Wał obraca się z dużą stałą prędkością (3600-7200 obr/min)
Obrót dysków i radykalny ruch głowic odbywa się za pomocą 2 silniki elektryczne.
Dane są zapisywane lub odczytywane za pomocą głowice piszące/odczytujące po jednym na każdą powierzchnię dysku. Liczba głowic jest równa liczbie powierzchni roboczych wszystkich dysków.

Informacje zapisywane są na dysku w ściśle określonych miejscach – koncentrycznie utwory (ścieżki) . Utwory są podzielone na sektory. Jeden sektor zawiera 512 bajtów informacji.

Wymiana danych pomiędzy RAM i NMD odbywa się sekwencyjnie poprzez liczbę całkowitą (klaster). Grupa- łańcuchy kolejnych sektorów (1,2,3,4,...)

Specjalny silnik za pomocą wspornika ustawia głowicę odczytu/zapisu nad zadaną ścieżką (przesuwa ją w kierunku promieniowym).
Po obróceniu dysku głowica znajduje się nad żądanym sektorem. Oczywiście wszystkie głowice poruszają się jednocześnie i odczytują informacje; głowice danych poruszają się jednocześnie i odczytują informacje z identycznych ścieżek na różnych dyskach.

Nazywa się ścieżki dysku twardego o tym samym numerze seryjnym na różnych dyskach twardych cylinder .
Głowice odczytu i zapisu poruszają się po powierzchni talerza. Im bliżej powierzchni dysku znajduje się głowica, nie dotykając jej, tym większa jest dopuszczalna gęstość zapisu.

Urządzenie z dyskiem twardym

Magnetyczna zasada czytania i zapisywania informacji

Zasada zapisu informacji magnetycznej

Fizyczne podstawy procesów zapisywania i odtwarzania informacji na nośnikach magnetycznych położono w pracach fizyków M. Faradaya (1791–1867) i D. C. Maxwella (1831–1879).

Na nośnikach magnetycznych zapis cyfrowy dokonywany jest na materiale wrażliwym magnetycznie. Do takich materiałów zaliczają się niektóre odmiany tlenków żelaza, niklu, kobaltu i jego związków, stopów, a także magnetoplasty i magnetoelasty z lepkimi tworzywami sztucznymi i gumą, materiały magnetyczne w postaci mikroproszków.

Powłoka magnetyczna ma grubość kilku mikrometrów. Powłoka nakładana jest na niemagnetyczne podłoże, które jest wykonane z tworzyw sztucznych do taśm magnetycznych i dyskietek, a także stopów aluminium i kompozytowych materiałów podłoża do dysków twardych. Powłoka magnetyczna dysku ma strukturę domenową, tj. składa się z wielu namagnesowanych maleńkich cząstek.

Domena magnetyczna (od łac. dominium – posiadanie) to mikroskopijny, równomiernie namagnesowany obszar w próbkach ferromagnetycznych, oddzielony od sąsiednich obszarów cienkimi warstwami przejściowymi (granicami domen).

Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego własne pola magnetyczne domen są zorientowane zgodnie z kierunkiem linii pola magnetycznego. Po ustaniu wpływu pola zewnętrznego na powierzchni domeny tworzą się strefy namagnesowania szczątkowego. Dzięki tej właściwości informacja jest przechowywana na nośniku magnetycznym w obecności pola magnetycznego.

Podczas zapisywania informacji za pomocą głowicy magnetycznej wytwarzane jest zewnętrzne pole magnetyczne. W procesie odczytu informacji strefy namagnesowania szczątkowego, znajdujące się naprzeciwko głowicy magnetycznej, podczas odczytu indukują w niej siłę elektromotoryczną (EMF).

Schemat zapisu i odczytu z dysku magnetycznego pokazano na ryc. 3.1. Zmiana kierunku pola elektromagnetycznego w pewnym okresie czasu jest identyfikowana za pomocą jednostki binarnej, a brak tej zmiany jest identyfikowany przez zero. Określony okres czasu nazywany jest element bitowy.

Powierzchnię ośrodka magnetycznego traktuje się jako sekwencję pozycji punktów, z których każda jest powiązana z fragmentem informacji. Ponieważ lokalizacja tych pozycji nie jest dokładnie określona, ​​nagrywanie wymaga uprzedniego naniesienia znaków, które pomogą zlokalizować wymagane pozycje rejestracji. Aby zastosować takie znaki synchronizacji, dysk należy podzielić na ścieżki
i sektory - formatowanie

Organizowanie szybkiego dostępu do informacji na dysku jest ważnym etapem przechowywania danych. Szybki dostęp do dowolnej części powierzchni dysku zapewniony jest, po pierwsze, poprzez umożliwienie mu szybkiego obrotu, a po drugie, poprzez przesuwanie magnetycznej głowicy odczytu/zapisu wzdłuż promienia dysku.
Dyskietka obraca się z prędkością 300–360 obr./min, a dysk twardy – 3600–7200 obr./min.

Urządzenie logiczne z dyskiem twardym

Dysk magnetyczny nie jest początkowo gotowy do użycia. Aby doprowadzić go do stanu roboczego, musi tak być sformatowany, tj. należy utworzyć strukturę dysku.

Struktura (układ) dysku tworzona jest w procesie formatowania.

Formatowanie dyski magnetyczne obejmują 2 etapy:

1. formatowanie fizyczne (niski poziom)
2. logiczne (wysoki poziom).

Podczas fizycznego formatowania powierzchnia robocza dysku jest podzielona na osobne obszary zwane sektory, które są rozmieszczone wzdłuż koncentrycznych okręgów - ścieżek.

Dodatkowo określane i oznaczane są sektory nienadające się do zapisu danych zły aby uniknąć ich użycia. Każdy sektor to najmniejsza jednostka danych na dysku i ma swój własny adres umożliwiający bezpośredni dostęp do niego. Adres sektora obejmuje numer strony płyty, numer ścieżki i numer sektora na ścieżce. Ustawiono parametry fizyczne dysku.

Z reguły użytkownik nie musi zajmować się formatowaniem fizycznym, ponieważ w większości przypadków dyski twarde są dostarczane sformatowane. Ogólnie rzecz biorąc, powinno to zostać wykonane przez wyspecjalizowany serwis.

Formatowanie niskiego poziomu należy wykonać w następujących przypadkach:

• jeśli wystąpi awaria ścieżki zerowej, powodująca problemy podczas uruchamiania z dysku twardego, ale sam dysk jest dostępny podczas uruchamiania z dyskietki;
• jeśli przywracasz stary dysk do stanu roboczego, na przykład przestawiony z uszkodzonego komputera.
• jeśli dysk jest sformatowany do pracy z innym systemem operacyjnym;
• jeśli dysk przestał działać normalnie i wszystkie metody odzyskiwania nie przyniosły pozytywnych rezultatów.

Jedną z rzeczy, o których należy pamiętać, jest to, że formatowanie fizyczne jest bardzo potężna operacja— po jego wykonaniu dane zapisane na dysku zostaną całkowicie usunięte i ich przywrócenie będzie całkowicie niemożliwe! Dlatego nie należy kontynuować formatowania niskiego poziomu, jeśli nie masz pewności, że wszystkie ważne dane zostały zapisane na dysku twardym!

Następnym krokiem po przeprowadzeniu formatowania niskiego poziomu jest utworzenie jednej lub większej liczby partycji dysku twardego dyski logiczne - najlepszy sposób na uporanie się z bałaganem katalogów i plików rozsianych po całym dysku.

Bez dodawania jakichkolwiek elementów sprzętowych do systemu, zyskujesz możliwość pracy z kilkoma częściami jednego dysku twardego, np. wieloma dyskami.
Nie zwiększa to pojemności dysku, ale można znacznie poprawić jego organizację. Ponadto w różnych systemach operacyjnych można używać różnych dysków logicznych.

Na formatowanie logiczne Nośniki są ostatecznie przygotowane do przechowywania danych poprzez logiczną organizację przestrzeni dyskowej.
Dysk jest przygotowany do zapisywania plików w sektorach utworzonych w wyniku formatowania niskiego poziomu.
Po utworzeniu tablicy partycji dysku następuje kolejny etap – logiczne formatowanie poszczególnych części partycji, zwanych dalej dyskami logicznymi.

Dysk logiczny - Jest to pewien obszar dysku twardego, który działa w taki sam sposób, jak oddzielny dysk.

Formatowanie logiczne jest procesem znacznie prostszym niż formatowanie niskiego poziomu.
Aby go uruchomić, uruchom komputer z dyskietki zawierającej narzędzie FORMAT.
Jeśli masz kilka dysków logicznych, sformatuj je wszystkie jeden po drugim.

Podczas procesu formatowania logicznego dysk jest przydzielany obszar systemu, który składa się z 3 części:

• sektor rozruchowy i tablica partycji (rekord rozruchowy)
• Tabele alokacji plików (FAT), w którym zapisana jest liczba ścieżek i sektorów przechowujących pliki
• katalog główny (katalog główny).

Informacje są zapisywane częściowo w klastrze. W tym samym klastrze nie mogą znajdować się 2 różne pliki.
Dodatkowo na tym etapie można nadać dyskowi nazwę.

Dysk twardy można podzielić na kilka dysków logicznych i odwrotnie, 2 dyski twarde można połączyć w jeden dysk logiczny.

Zaleca się utworzenie co najmniej dwóch partycji (dwóch dysków logicznych) na dysku twardym: jedna z nich przeznaczona jest na system operacyjny i oprogramowanie, druga dysk jest przeznaczony wyłącznie na dane użytkownika. Dzięki temu dane i pliki systemowe przechowywane są oddzielnie od siebie, a w przypadku awarii systemu operacyjnego istnieje znacznie większa szansa na uratowanie danych użytkownika.

Charakterystyka dysków twardych

Dyski twarde (dyski twarde) różnią się od siebie następującymi cechami:

1. pojemność
2. wydajność – czas dostępu do danych, szybkość odczytu i zapisu informacji.
3. interfejs (sposób połączenia) - typ kontrolera, do którego należy podłączyć dysk twardy (najczęściej IDE/EIDE i różne opcje SCSI).
4. Inne funkcje

1. Pojemność— ilość informacji mieszcząca się na dysku (określona poziomem technologii wytwarzania).
Dziś pojemność wynosi 500 -2000 lub więcej GB. Miejsca na dysku twardym nigdy nie będzie wystarczająco dużo.

2. Szybkość działania (wydajność) dysk charakteryzuje się dwoma wskaźnikami: czas dostępu do dysku I prędkość odczytu/zapisu dysku.

Czas dostępu – czas potrzebny na przesunięcie (ułożenie) głowic odczytu/zapisu na żądaną ścieżkę i żądany sektor.
Średni typowy czas dostępu pomiędzy dwiema losowo wybranymi ścieżkami wynosi około 8-12 ms (milisekund), szybsze dyski mają czas 5-7 ms.
Czas przejścia do sąsiedniego toru (sąsiedniego cylindra) wynosi mniej niż 0,5 - 1,5 ms. Zwrócenie się do pożądanego sektora również wymaga czasu.
Całkowity czas rotacji dysku dla współczesnych dysków twardych wynosi 8–16 ms, średni czas oczekiwania sektora to 3–8 ms.
Im krótszy czas dostępu, tym szybciej dysk będzie działał.

Szybkość odczytu/zapisu(przepustowość wejścia/wyjścia) lub szybkość przesyłania danych (transfer)– czas przesyłania danych sekwencyjnych zależy nie tylko od dysku, ale także od jego kontrolera, rodzaju magistrali i szybkości procesora. Prędkość wolnych dysków wynosi 1,5-3 MB/s, szybkich 4-5 MB/s, najnowszych 20 MB/s.
Dyski twarde z interfejsem SCSI obsługują prędkość obrotową 10 000 obr./min. i średni czas wyszukiwania 5ms, prędkość przesyłania danych 40-80 Mb/s.

3.Standardowy interfejs dysku twardego - tj. typ kontrolera, do którego należy podłączyć dysk twardy. Znajduje się na płycie głównej.
Istnieją trzy główne interfejsy połączeń

1. IDE i jego różne warianty

Zaawansowana technologia IDE (Integrated Disk Electronic) lub (ATA).
Zalety: prostota i niski koszt

Szybkość transferu: 8,3, 16,7, 33,3, 66,6, 100 Mb/s. W miarę rozwoju danych interfejs umożliwia rozszerzanie listy urządzeń: dysk twardy, superdyskietka, magnetooptyka,
NML, CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, LS-120, ZIP.

Wprowadzono pewne elementy równoległości (gneuowanie i rozłączanie/ponowne łączenie) oraz monitorowanie integralności danych podczas transmisji. Główną wadą IDE jest niewielka liczba podłączonych urządzeń (nie więcej niż 4), co wyraźnie nie wystarcza na komputer z najwyższej półki.
Obecnie interfejsy IDE przeszły na nowe protokoły wymiany Ultra ATA. Znaczące zwiększenie przepustowości
Tryb 4 i DMA (Direct Memory Access) Tryb 2 umożliwia przesyłanie danych z prędkością 16,6 MB/s, ale rzeczywista prędkość przesyłania danych byłaby znacznie niższa.
Standardy Ultra DMA/33 i Ultra DMA/66, opracowane w lutym 1998 r. firmy Quantum posiadają 3 tryby pracy odpowiednio 0,1,2 i 4, w drugim trybie obsługiwanym przez przewoźnika
prędkość transferu 33 Mb/s. (Ultra DMA/33 tryb 2) Tak dużą prędkość można osiągnąć tylko przy wymianie z buforem napędu. Aby skorzystać
Standardy Ultra DMA wymagają spełnienia 2 warunków:

1. obsługa sprzętu na płycie głównej (chipset) i na samym dysku.

2. do obsługi trybu Ultra DMA, podobnie jak inne DMA (bezpośredni dostęp do pamięci).

Wymaga specjalnego sterownika dla różnych chipsetów. Z reguły są one dołączone do płyty głównej, w razie potrzeby można je „pobrać”
z Internetu ze strony internetowej producenta płyty głównej.

Standard Ultra DMA jest wstecznie kompatybilny z poprzednimi kontrolerami działającymi w wolniejszej wersji.
Wersja dzisiejsza: Ultra DMA/100 (koniec 2000 r.) i Ultra DMA/133 (2001 r.).

SATA
Zamiennik IDE (ATA), a nie inne oprogramowanie Fireware do szybkiej magistrali szeregowej (IEEE-1394). Zastosowanie nowej technologii pozwoli na osiągnięcie prędkości transferu 100Mb/s,
Zwiększona jest niezawodność systemu, pozwoli to na instalowanie urządzeń bez włączania komputera, co jest surowo zabronione w interfejsie ATA.

SCSI (interfejs małego systemu komputerowego)— urządzenia są 2 razy droższe od zwykłych i wymagają specjalnego kontrolera na płycie głównej.
Stosowany w serwerach, systemach wydawniczych, CAD. Zapewniają wyższą wydajność (prędkość do 160 Mb/s) i szeroką gamę podłączonych urządzeń pamięci masowej.
Kontroler SCSI należy zakupić razem z odpowiednim dyskiem.

SCSI ma przewagę nad IDE - elastyczność i wydajność.
Elastyczność polega na dużej liczbie podłączonych urządzeń (7-15), a w przypadku IDE (maksymalnie 4) na dłuższej długości kabla.
Wydajność – duża prędkość transferu i możliwość jednoczesnego przetwarzania wielu transakcji.

1. Ultra Sсsi 2/3 (Fast-20) do 40 Mb/s wersja 16-bitowa Ultra2 - standard SCSI do 80 Mb/s

2. Inna technologia interfejsu SCSI o nazwie Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL) umożliwia podłączenie do 100 Mbps przy długości kabla do 30 metrów. Technologia FC-AL pozwala na wykonanie połączeń „na gorąco”, tj. w ruchu, posiada dodatkowe linie do monitorowania i korekcji błędów (technologia jest droższa od zwykłego SCSI).

4. Inne cechy nowoczesnych dysków twardych

Ogromna różnorodność modeli dysków twardych sprawia, że ​​wybór tego właściwego jest trudny.
Oprócz wymaganej pojemności bardzo ważna jest również wydajność, o której decydują głównie jej właściwości fizyczne.
Do takich cech należy średni czas wyszukiwania, prędkość obrotowa, prędkość transferu wewnętrznego i zewnętrznego oraz rozmiar pamięci podręcznej.

4.1 Średni czas wyszukiwania.

Dysk twardy potrzebuje trochę czasu, aby przesunąć głowicę magnetyczną z aktualnej pozycji do nowej, niezbędnej do odczytania kolejnej informacji.
W każdej konkretnej sytuacji czas ten jest inny, w zależności od odległości, jaką musi przesunąć głowa. Zazwyczaj specyfikacje podają jedynie wartości uśrednione, a algorytmy uśredniania stosowane przez różne firmy na ogół różnią się, dlatego bezpośrednie porównanie jest trudne.

Dlatego firmy Fujitsu i Western Digital wykorzystują wszystkie możliwe pary ścieżek, a firmy Maxtor i Quantum korzystają z metody dostępu swobodnego. Wynikowy wynik można dalej korygować.

Czas wyszukiwania w przypadku pisania jest często nieco dłuższy niż w przypadku czytania. Niektórzy producenci w swoich specyfikacjach podają tylko niższą wartość (do odczytu). W każdym razie oprócz wartości średnich warto wziąć pod uwagę wartości maksymalne (na całym dysku),
i minimalny (tj. od ścieżki do utworu) czas wyszukiwania.

4.2 Prędkość obrotowa

Z punktu widzenia szybkości dostępu do pożądanego fragmentu nagrania, prędkość obrotowa wpływa na wielkość tzw. czasu utajonego, który jest niezbędny, aby dysk obrócił się do głowicy magnetycznej z żądanym sektorem.

Średnia wartość tego czasu odpowiada połowie obrotu dysku i wynosi 8,33 ms przy 3600 obr/min, 6,67 ms przy 4500 obr/min, 5,56 ms przy 5400 obr/min, 4,17 ms przy 7200 obr/min.

Wartość czasu utajenia jest porównywalna ze średnim czasem wyszukiwania, więc w niektórych trybach może mieć taki sam, jeśli nie większy wpływ na wydajność.

4.3 Wewnętrzna prędkość transmisji

— prędkość, z jaką dane są zapisywane lub odczytywane z dysku. Ze względu na rejestrację strefową ma ona zmienną wartość – wyższą na torach zewnętrznych i niższą na torach wewnętrznych.
Podczas pracy z długimi plikami w wielu przypadkach parametr ten ogranicza prędkość przesyłania.

4.4 Zewnętrzna prędkość transmisji

— prędkość (szczytowa), z jaką dane są przesyłane przez interfejs.

Zależy to od typu interfejsu i najczęściej ma stałe wartości: 8.3; 11.1; 16,7 Mb/s dla ulepszonego IDE (tryb PIO 2, 3, 4); 33,3 66,6 100 dla Ultra DMA; 5, 10, 20, 40, 80, 160 Mb/s odpowiednio dla synchronicznego SCSI, Fast SCSI-2, FastWide SCSI-2 Ultra SCSI (16 bitów).

4.5 Czy dysk twardy ma własną pamięć Cache i jej objętość (bufor dysku).

Rozmiar i organizacja pamięci podręcznej (bufora wewnętrznego) może znacząco wpłynąć na wydajność dysku twardego. Podobnie jak w przypadku zwykłej pamięci podręcznej,
Po osiągnięciu określonego wolumenu wzrost produktywności gwałtownie spowalnia.

Segmentowana pamięć podręczna o dużej pojemności jest odpowiednia dla wysokowydajnych dysków SCSI używanych w środowiskach wielozadaniowych. Im większa pamięć podręczna, tym szybciej działa dysk twardy (128-256 KB).

Wpływ każdego parametru na ogólną wydajność jest dość trudny do wyodrębnienia.

Wymagania dotyczące dysku twardego

Głównym wymaganiem dla dysków jest niezawodność działania, gwarantowana długą żywotnością komponentów wynoszącą 5-7 lat; dobre wskaźniki statystyczne, a mianowicie:

• średni czas międzyawaryjny co najmniej 500 tys. godzin (najwyższa klasa 1 milion godzin i więcej).
• wbudowany system aktywnego monitorowania stanu węzłów dyskowych Technologia analizy i raportowania SMART/samomonitorowania.

Technologia MĄDRY. (Technika analizy i raportowania samooceny) to otwarty standard branżowy opracowany kiedyś przez firmy Compaq, IBM i wielu innych producentów dysków twardych.

Istotą tej technologii jest wewnętrzna autodiagnostyka dysku twardego, która pozwala ocenić jego aktualny stan i poinformować o ewentualnych przyszłych problemach, które mogą doprowadzić do utraty danych lub awarii dysku.

Stan wszystkich istotnych elementów dysku jest stale monitorowany:
głowice, powierzchnie robocze, silnik elektryczny z wrzecionem, zespół elektroniki. Na przykład, jeśli zostanie wykryte osłabienie sygnału, informacja jest przepisana i następuje dalsza obserwacja.
Jeżeli sygnał ponownie osłabnie, dane zostaną przeniesione w inne miejsce, a dany klaster zostanie umieszczony jako uszkodzony i niedostępny, a na jego miejsce zostanie udostępniony inny klaster z rezerwy dyskowej.

Podczas pracy z dyskiem twardym należy przestrzegać warunków temperaturowych, w jakich dysk działa. Producenci gwarantują bezproblemową pracę dysku twardego w temperaturach otoczenia od 0C do 50C, chociaż w zasadzie bez poważnych konsekwencji można zmieniać granice o co najmniej 10 stopni w obu kierunkach.
Przy dużych odchyleniach temperatur może nie wytworzyć się warstwa powietrza o wymaganej grubości, co doprowadzi do uszkodzenia warstwy magnetycznej.

Generalnie producenci dysków twardych przywiązują dużą wagę do niezawodności swoich produktów.

Głównym problemem jest przedostawanie się ciał obcych do wnętrza dysku.

Dla porównania: cząstka dymu tytoniowego ma dwukrotnie większą odległość między powierzchnią a głową, grubość ludzkiego włosa jest 5-10 razy większa.
W przypadku głowy spotkanie z takimi obiektami zakończy się silnym uderzeniem i w efekcie częściowym uszkodzeniem lub całkowitym uszkodzeniem.
Na zewnątrz jest to zauważalne jako pojawienie się dużej liczby regularnie rozmieszczonych bezużytecznych klastrów.

Krótkotrwałe, duże przyspieszenia (przeciążenia) występujące podczas uderzeń, upadków itp. są niebezpieczne. Na przykład po uderzeniu głowa gwałtownie uderza w magnes
warstwę i powoduje jej zniszczenie w odpowiednim miejscu. Lub odwrotnie, najpierw porusza się w przeciwnym kierunku, a następnie pod wpływem siły sprężystej uderza w powierzchnię jak sprężyna.
W rezultacie w obudowie pojawiają się cząsteczki powłoki magnetycznej, które ponownie mogą uszkodzić głowicę.

Nie należy myśleć, że pod wpływem siły odśrodkowej odlecą od dysku - warstwy magnetycznej
zdecydowanie przyciągnie ich do Ciebie. W zasadzie strasznymi konsekwencjami nie jest samo uderzenie (można jakoś pogodzić się z utratą pewnej liczby klastrów), ale fakt, że powstają cząstki, które z pewnością spowodują dalsze uszkodzenia dysku.

Aby zapobiec tak bardzo nieprzyjemnym przypadkom, różne firmy uciekają się do najróżniejszych sztuczek. Oprócz prostego zwiększenia wytrzymałości mechanicznej elementów dysku, zastosowano także inteligentną technologię S.M.A.R.T., która monitoruje niezawodność zapisu i bezpieczeństwo danych na nośniku (patrz wyżej).

W rzeczywistości dysk nie zawsze jest sformatowany do pełnej pojemności; istnieje pewna rezerwa. Wynika to głównie z faktu, że wyprodukowanie nośnika jest prawie niemożliwe
na którym absolutnie cała powierzchnia będzie wysokiej jakości, na pewno pojawią się złe skupienia (awarie). Kiedy dysk jest sformatowany niskopoziomowo, jego elektronika jest skonfigurowana w taki sposób
dzięki czemu omija te wadliwe obszary i dla użytkownika jest całkowicie niewidoczne, że nośnik ma wadę. Ale jeśli są widoczne (na przykład po sformatowaniu
narzędzie wyświetla ich liczbę inną niż zero), to jest już bardzo źle.

Jeżeli gwarancja nie minęła (a moim zdaniem najlepiej kupić dysk twardy z gwarancją), to od razu zanieś dysk do sprzedawcy i żądaj wymiany nośnika lub zwrotu pieniędzy.
Sprzedawca oczywiście natychmiast zacznie mówić, że kilka wadliwych obszarów nie jest powodem do niepokoju, ale mu nie wierz. Jak już wspomniano, ta para najprawdopodobniej spowoduje znacznie więcej, a następnie możliwa jest całkowita awaria dysku twardego.

Dysk w stanie roboczym jest szczególnie wrażliwy na uszkodzenia, dlatego nie należy umieszczać komputera w miejscu, w którym może być narażony na różne wstrząsy, wibracje itp.

Przygotowanie dysku twardego do pracy

Zacznijmy od samego początku. Załóżmy, że kupiłeś dysk twardy i kabel do niego oddzielnie od komputera.
(Faktem jest, że kupując złożony komputer, otrzymasz dysk gotowy do użycia).

Kilka słów o obsłudze. Dysk twardy to bardzo złożony produkt, który oprócz elektroniki zawiera również mechanikę precyzyjną.
Dlatego wymaga ostrożnego obchodzenia się z nim – wstrząsy, upadki i silne wibracje mogą uszkodzić jego część mechaniczną. Z reguły płyta napędowa zawiera wiele elementów o niewielkich rozmiarach i nie jest osłonięta trwałymi osłonami. Z tego powodu należy zadbać o zapewnienie jego bezpieczeństwa.
Pierwszą rzeczą, którą powinieneś zrobić po otrzymaniu dysku twardego, jest zapoznanie się z dołączoną do niego dokumentacją – prawdopodobnie będzie ona zawierać wiele przydatnych i interesujących informacji. W takim przypadku należy zwrócić uwagę na następujące punkty:

• obecność i możliwości ustawienia zworek określających ustawienia (instalację) dysku, np. określenie takiego parametru jak nazwa fizyczna dysku (mogą być obecne, ale może ich nie być),
• liczba głowic, cylindrów, sektorów na dyskach, poziom wstępnej kompensacji i typ dysku. Informacje te należy wprowadzić po wyświetleniu monitu w programie instalacyjnym komputera.
  Wszystkie te informacje będą potrzebne podczas formatowania dysku i przygotowania komputera do pracy z nim.
• Jeśli komputer sam nie wykryje parametrów Twojego dysku, większym problemem będzie instalacja dysku, do którego nie ma dokumentacji.
  Na większości dysków twardych można znaleźć etykiety z nazwą producenta, typem (marką) urządzenia, a także tabelą utworów, których nie wolno używać.
  Dodatkowo napęd może zawierać informację o liczbie głowic, cylindrów i sektorów oraz poziomie wstępnej kompensacji.

Gwoli ścisłości trzeba przyznać, że często na płycie zapisany jest tylko jej tytuł. Ale nawet w tym przypadku wymagane informacje można znaleźć w podręczniku,
lub dzwoniąc do przedstawicielstwa firmy. Ważne jest, aby uzyskać odpowiedzi na trzy pytania:

• Jak ustawić zworki, aby napęd mógł pracować w trybie master\slave?
• Ile cylindrów i głowic znajduje się na dysku, ile sektorów na ścieżkę, jaka jest wartość wstępnej kompensacji?
• Który typ dysku spośród zapisanych w BIOS-ie ROM najlepiej pasuje do tego napędu?

Mając te informacje pod ręką, możesz przystąpić do instalacji dysku twardego.

Aby zainstalować dysk twardy w komputerze, wykonaj następujące czynności:

1. Odłącz całą jednostkę systemową od zasilania i zdejmij pokrywę.
2. Podłącz kabel dysku twardego do kontrolera płyty głównej. Jeśli instalujesz drugi dysk, możesz użyć kabla z pierwszego, jeśli ma on dodatkowe złącze, ale musisz pamiętać, że prędkość pracy różnych dysków twardych będzie porównywana z wolniejszą stroną.
3. W razie potrzeby zmień zworki w zależności od sposobu korzystania z dysku twardego.
4. Zainstaluj dysk w wolnej przestrzeni i podłącz kabel od kontrolera na płycie do złącza dysku twardego z czerwonym paskiem do zasilacza, kabel zasilający.
5. Przymocuj dysk twardy czterema śrubami z obu stron, ułóż kable wewnątrz komputera tak, aby podczas zamykania pokrywy ich nie przeciąć,
6. Zamknij jednostkę systemową.
7. Jeśli sam komputer nie wykrywa dysku twardego, zmień konfigurację komputera za pomocą Instalatora, aby komputer wiedział, że zostało do niego dodane nowe urządzenie.

Producenci dysków twardych

Dyski twarde o tej samej pojemności (ale od różnych producentów) mają zwykle mniej więcej podobne cechy, a różnice wyrażają się głównie w konstrukcji obudowy, współczynniku kształtu (czyli wymiarach) i okresie gwarancji. Co więcej, na szczególną uwagę zasługuje ten ostatni: koszt informacji na nowoczesnym dysku twardym jest często wielokrotnie wyższy niż jego cena.

Jeśli na dysku występują problemy, próba jego naprawy często oznacza jedynie narażenie danych na dodatkowe ryzyko.
O wiele rozsądniejszym sposobem jest wymiana wadliwego urządzenia na nowe.
Lwią część dysków twardych na rynku rosyjskim (i nie tylko) stanowią produkty IBM, Maxtor, Fujitsu, Western Digital (WD), Seagate, Quantum.

nazwa producenta produkującego ten typ napędu,

Korporacja Quantum (www.quantum.com.), założona w 1980 roku, jest jednym z weteranów na rynku napędów dyskowych. Firma znana jest z innowacyjnych rozwiązań technicznych mających na celu poprawę niezawodności i wydajności dysków twardych, czasu dostępu do danych na dysku i prędkości odczytu/zapisu na dysku oraz możliwości informowania o ewentualnych przyszłych problemach, które mogą doprowadzić do utraty danych lub awaria dysku.

— Jedną z zastrzeżonych technologii Quantum jest SPS (Shock Protection System), zaprojektowany w celu ochrony dysku przed wstrząsami.

- wbudowany program DPS (Data Protection System), którego zadaniem jest ochrona tego, co najcenniejsze - przechowywanych na nich danych.

Korporacja Western Digital (www.wdс.com.) Jest to także jedna z najstarszych firm produkujących dyski twarde, która w swojej historii przeżywała wzloty i upadki.
W ostatnim czasie firmie udało się wprowadzić do swoich dysków najnowsze technologie. Wśród nich na uwagę zasługuje nasz własny rozwój – technologia Data Lifeguard, będąca dalszym rozwinięciem systemu S.M.A.R.T. Próbuje logicznie uzupełnić łańcuch.

Według tej technologii powierzchnia dysku jest regularnie skanowana w okresach, gdy nie jest ona wykorzystywana przez system. Odczytuje dane i sprawdza ich integralność. Jeśli podczas dostępu do sektora zostaną zauważone problemy, dane zostaną przeniesione do innego sektora.
Informacje o uszkodzonych sektorach są wprowadzane do wewnętrznej listy defektów, co pozwala uniknąć w przyszłości wpisów do uszkodzonych sektorów.

Solidny Seagate (www.seagate.com) bardzo znany na naszym rynku. Swoją drogą polecam dyski twarde tej konkretnej firmy, bo są bardzo niezawodne i trwałe.

W 1998 roku ponownie zwróciła na siebie uwagę wydając serię płyt Medalist Pro
z prędkością obrotową 7200 obr/min, wykorzystując do tego specjalne łożyska. Wcześniej ta prędkość była używana tylko w dyskach z interfejsem SCSI, co umożliwiało zwiększenie wydajności. W tej samej serii zastosowano technologię SeaShield System, mającą na celu poprawę ochrony dysku i przechowywanych na nim danych przed wpływem ładunków elektrostatycznych i wstrząsami. Jednocześnie zmniejsza się również wpływ promieniowania elektromagnetycznego.

Wszystkie produkowane dyski obsługują technologię S.M.A.R.T.
Nowe dyski Seagate zawierają ulepszoną wersję systemu SeaShield z większymi możliwościami.
Znaczące jest to, że Seagate ogłosił najwyższą w branży odporność na wstrząsy zaktualizowanej serii – 300G, gdy nie jest używana.

Solidny IBM (www.przechowywanie.ibm.com) Choć do niedawna nie była liczącym się dostawcą na rosyjskim rynku dysków twardych, to dzięki szybkim i niezawodnym dyskom szybko zyskała dobrą reputację.

Solidny Fujitsu (www.fujitsu.com) to duży i doświadczony producent napędów dyskowych, nie tylko magnetycznych, ale także optycznych i magnetooptycznych.
To prawda, że ​​​​firma nie jest bynajmniej liderem na rynku dysków twardych z interfejsem IDE: kontroluje (według różnych badań) około 4% tego rynku, a jej główne zainteresowania skupiają się na urządzeniach SCSI.

Słownik terminologiczny

Ponieważ niektóre elementy napędu, które odgrywają ważną rolę w jego działaniu, są często uważane za koncepcje abstrakcyjne, poniżej wyjaśniono najważniejsze terminy.

Czas dostępu— Okres czasu wymagany przez dysk twardy do wyszukiwania i przesyłania danych do lub z pamięci.
Wydajność dysków twardych często zależy od czasu dostępu (pobierania).

Grupa- najmniejsza jednostka miejsca, z jaką współpracuje system operacyjny w tabeli lokalizacji plików. Zazwyczaj klaster składa się z 2-4-8 lub więcej sektorów.
Liczba sektorów zależy od typu dysku. Wyszukiwanie klastrów zamiast pojedynczych sektorów zmniejsza koszty czasu systemu operacyjnego. Duże klastry zapewniają większą wydajność
dysk, ponieważ liczba klastrów w tym przypadku jest mniejsza, ale miejsce (miejsce) na dysku jest wykorzystywane gorzej, ponieważ wiele plików może być mniejszych niż klaster, a pozostałe bajty klastra nie są wykorzystywane.

Kontroler (kontroler)- obwód, zwykle umieszczony na karcie rozszerzeń, sterujący pracą dysku twardego, w tym poruszaniem głowicą oraz odczytem i zapisem danych.

Cylinder- ścieżki umieszczone naprzeciwko siebie ze wszystkich stron wszystkich dysków.

Głowa napędowa- mechanizm poruszający się po powierzchni dysku twardego i zapewniający elektromagnetyczny zapis lub odczyt danych.

Tabela alokacji plików (FAT)- zapis generowany przez system operacyjny, który śledzi rozmieszczenie każdego pliku na dysku oraz to, które sektory są używane i które są wolne do zapisywania w nich nowych danych.

Szczelina głowy— odległość głowicy napędu od powierzchni dysku.

Przekładać— związek między prędkością obrotu dysku a organizacją sektorów na dysku. Zwykle prędkość obrotowa dysku przekracza zdolność komputera do odbierania danych z dysku. Zanim kontroler odczyta dane, następny sekwencyjny sektor minął już głowę. Dlatego dane są zapisywane na dysku przez jeden lub dwa sektory. Korzystając ze specjalnego oprogramowania podczas formatowania dysku, możesz zmienić kolejność pasków.

Dysk logiczny- niektóre części powierzchni roboczej dysku twardego, które są uważane za oddzielne dyski.
Niektóre dyski logiczne mogą być używane w innych systemach operacyjnych, takich jak UNIX.

Parking- przesunięcie głowic napędowych w określone miejsce i unieruchomienie ich nieruchomo nad nieużywanymi fragmentami dysku, w celu zminimalizowania uszkodzeń w przypadku wstrząsów napędu przy uderzeniu głowic o powierzchnię dysku.

Partycjonowanie– operacja podziału dysku twardego na dyski logiczne. Wszystkie dyski są podzielone na partycje, chociaż małe dyski mogą mieć tylko jedną partycję.

Dysk (talerz)- sam metalowy dysk, pokryty materiałem magnetycznym, na którym zapisywane są dane. Dysk twardy zwykle ma więcej niż jeden dysk.

RLL (ograniczona długość)- Obwód kodujący używany przez niektóre kontrolery w celu zwiększenia liczby sektorów na ścieżkę, aby pomieścić więcej danych.

Sektor- Podział ścieżki dysku reprezentujący podstawową jednostkę wielkości używaną przez napęd. Sektory systemu operacyjnego zawierają zazwyczaj 512 bajtów.

Czas pozycjonowania (czas wyszukiwania)- czas potrzebny na przesunięcie się głowicy z toru, na którym jest zamontowana, na inny pożądany tor.

Ścieżka- koncentryczny podział dysku. Utwory są podobne do utworów na płycie. W przeciwieństwie do ścieżek na płycie, które tworzą ciągłą spiralę, ścieżki na płycie są okrągłe. Ścieżki są z kolei podzielone na klastry i sektory.

Czas wyszukiwania od utworu do utworu— czas potrzebny głowicy napędowej na przesunięcie się na sąsiedni tor.

Szybkość transmisji- ilość informacji przesyłanych pomiędzy dyskiem a komputerem w jednostce czasu. Uwzględnia także czas potrzebny na wyszukanie utworu.

O niektórych aspektach naprawy płytki elektroniki dysku twardego

• Blog firmowy HardMaster

Witajcie drodzy mieszkańcy Habry! To pierwsza publikacja na niedawno otwartym blogu korporacyjnym firmy Hardmaster, która specjalizuje się w profesjonalnym odzyskiwaniu danych z urządzeń pamięci masowej. A ja jestem z tobą, główny inżynier Artem Makarov, znany również jako Robin. Na tym blogu ja i moi koledzy postaramy się w miarę naszych możliwości publikować materiały, które naprawdę mogą pomóc każdemu, kto chce samodzielnie poradzić sobie z zadaniami naprawy uszkodzonych urządzeń i odzyskiwania z nich informacji.

Jedną z częstych przyczyn awarii dysku twardego są problemy z płytką elektroniki.

(w potocznym języku nazywa się to kontrolerem dysku twardego, co jest oczywiście błędne)

I rozpoczynamy cykl publikacji poświęconych przeglądowi awarii kart HDD i sposobom ich eliminacji. Subskrybuj i bądź na bieżąco z aktualizacjami!

„Powiedział – chodźmy!” (Z)

Ta usterka może wyglądać następująco:

• Po włączeniu komputera z podłączonym „wypalonym” dyskiem twardym komputer się nie włącza, albo w ogóle nie reaguje na naciśnięcie przycisku zasilania, albo uruchamia się na krótko i natychmiast się wyłącza. Podobnie jest w przypadku podłączenia osobnego złącza zasilania z zewnętrznego zasilacza do takiego napędu.
• Po podłączeniu zasilania dysk twardy nie wykazuje żadnych oznak inteligentnego życia. Silnik wrzeciona nie obraca się, a jeśli przyłożysz do HDA ​​zwykłe ludzkie ucho, nie usłyszysz żadnego hałasu, pisków itp. A jeśli taki dysk zostanie podłączony do terminala ATA (funkcjonalność dostępna w popularnych produktach diagnostycznych mhdd i Victoria) i zostanie podłączone zasilanie, to rejestry nie będą aktywne.

Diody ochronne TVS: gdy uderzy w nie impuls większy od zadanego, anoda i katoda ulegają spieczeniu, a ciemna strona mocy schodzi do masy.

Ponadto, jeśli mówimy o diodach ochronnych TVS, to po zidentyfikowaniu „wypalonego” elementu można go wymienić. Lepiej, i to na sposób ortodoksyjny, wziąć ten sam, o którym wiadomo, że jest w dobrym stanie. Ale taka możliwość nie zawsze jest dostępna. W naszej wieloletniej praktyce kierujemy się prostą zasadą przy tego rodzaju wymianie - weź dowolną płytę firmy Seagate 3,5” 7200.7-12, WD 3,5” (dowolny SATA) lub Samsung 3,5” SATA\IDE. Znajdź taki, który wygląda podobnie w wymaganym obwodzie (+5 lub +12 V) i zastąp go.

W większości przypadków dysk w ogóle nie będzie działał bez tych elementów! Odlutowali go, a jeśli nie było pod ręką lutownicy, to odgryzli go przecinakami drutu, zwarcie zostało wyeliminowane i dysk zaczął działać. Ale! Zdecydowanie nie jest to zalecane, chyba że informacje na dysku są ważne, a sam dysk nie jest naprawdę potrzebny. Ponieważ bez immunitetu na wejściu, następnym razem, gdy prezent dotrze przewodami do dysku twardego, konsekwencje mogą być bardziej tragiczne.

Dodatkowo po wlutowaniu niezbędnych elementów zamiast spalonych, przed przykręceniem płytki do HDA ​​i załączeniem zasilania zdecydowanie zaleca się wykonanie testu ciągłości wzdłuż obwodów „+5 - masa” i „+12 - masa” , a także dokładnie sprawdź pozostałe elementy na płycie HDD pod kątem wizualnych śladów piekielnego płomienia. W przeciwnym razie nowo uszczelnione części przynajmniej spalą się po włączeniu, a maksymalnie spali się procesor lub przełącznik w strefie hermetycznej. Nawiasem mówiąc, w celu dodatkowego zapoznania się z tematyką publikacji zainteresowani mogą przeczytać krótki przegląd urządzenia z dyskiem twardym, aby lepiej zrozumieć terminologię.

Sprawdzamy nie tylko diody ochronne przy złączu zasilającym (powyżej), ale także inne elementy

Oto przykład płytki z dysku twardego Samsung, gdzie użytkownik postanowił sam rozwiązać problem, lutując zworkę i spalając procesor na płytce PCB.

O ile napęd bez diod można uruchomić na własne ryzyko, o tyle napęd nie będzie działał bez bezpieczników SMD. Można dostać zamiennik z innej płytki, a Westerny świetnie nadają się do tych celów - na ich tablicach jest mnóstwo smacznych i zdrowych drobiazgów SMD „bez GMO”. Najczęściej taką ochronę można znaleźć na płytach z dyskami twardymi w formacie 2,5 cala, tzw. „laptopie”:

Oznaczone elementy ochronne na płytce PCB dysku twardego Toshiba

Kolejnym problemem jest przepalenie tzw. „twistera”, zwanego także „twirler-wigglerem”, zwanego także mikroukładem przedwzmacniacza/przełącznika. Oto przykłady:

Wizualna identyfikacja przyczyny nie stanowi problemu. A jeśli ktoś ma pecha ze wzrokiem, to takie uszkodzenie można rozpoznać po charakterystycznym zapachu. Problem jest bardziej skomplikowany niż spalony transyl. Aby go wyeliminować, w niektórych przypadkach można ponownie przylutować urządzenie, wyjmując je z dysku dawcy, ale często urządzenie wypala się, podpalając otaczające go przewody, utrwalając wiązkę SMD itp.

Dlatego zarówno w przypadku naprawy, jak i wyciągnięcia archiwum zdjęć ukochanego kota Barsika, łatwiej i chyba bardziej poprawnie jest wymienić całą płytkę elektroniki. Jak to zrobić, jakich pułapek można się spodziewać na tym etapie u różnych producentów i rodzin, opowiemy Ci w jednej z kolejnych publikacji.

Dyski twarde, zwane także dyskami twardymi, są jednym z najważniejszych elementów systemu komputerowego. Wszyscy o tym wiedzą. Ale nie każdy współczesny użytkownik ma nawet podstawową wiedzę na temat działania dysku twardego. Ogólnie rzecz biorąc, zasada działania jest dość prosta dla podstawowego zrozumienia, ale istnieją pewne niuanse, które zostaną omówione dalej.

Masz pytania dotyczące przeznaczenia i klasyfikacji dysków twardych?

Pytanie o cel jest oczywiście retoryczne. Każdy użytkownik, nawet ten najbardziej podstawowy, natychmiast odpowie, że dysk twardy (inaczej dysk twardy, inaczej dysk twardy lub dysk twardy) natychmiast odpowie, że służy do przechowywania informacji.

Ogólnie rzecz biorąc, jest to prawdą. Nie zapominaj, że na dysku twardym oprócz systemu operacyjnego i plików użytkownika znajdują się sektory rozruchowe utworzone przez system operacyjny, dzięki którym się uruchamia, a także pewne etykiety, dzięki którym można szybko znaleźć niezbędne informacje na temat dysk.

Nowoczesne modele są dość różnorodne: zwykłe dyski twarde, zewnętrzne dyski twarde, szybkie dyski półprzewodnikowe (SSD), chociaż ogólnie nie są klasyfikowane jako dyski twarde. Następnie proponuje się rozważyć strukturę i zasadę działania dysku twardego, jeśli nie w całości, to przynajmniej w taki sposób, aby wystarczyło zrozumieć podstawowe terminy i procesy.

Należy pamiętać, że istnieje również specjalna klasyfikacja nowoczesnych dysków twardych według kilku podstawowych kryteriów, między innymi:

• sposób przechowywania informacji;
• typ mediów;
• sposób organizacji dostępu do informacji.

Dlaczego dysk twardy nazywa się dyskiem twardym?

Obecnie wielu użytkowników zastanawia się, dlaczego dyski twarde nazywają bronią strzelecką. Wydawałoby się, co może być wspólnego między tymi dwoma urządzeniami?

Samo określenie pojawiło się już w 1973 roku, kiedy na rynku pojawił się pierwszy na świecie dysk twardy, którego konstrukcja składała się z dwóch oddzielnych przegród w jednym szczelnym pojemniku. Pojemność każdej komory wynosiła 30 MB, dlatego inżynierowie nadali dyskowi nazwę kodową „30-30”, która w pełni korespondowała z popularną wówczas marką pistoletu „30-30 Winchester”. Co prawda na początku lat 90. w Ameryce i Europie nazwa ta prawie wyszła z użycia, ale nadal pozostaje popularna w przestrzeni poradzieckiej.

Budowa i zasada działania dysku twardego

Ale odkopujemy. Zasadę działania dysku twardego można w skrócie opisać jako procesy odczytu lub zapisu informacji. Ale jak to się dzieje? Aby zrozumieć zasadę działania magnetycznego dysku twardego, należy najpierw przestudiować, jak on działa.

Sam dysk twardy to zestaw płytek, których liczba może wynosić od czterech do dziewięciu, połączonych ze sobą wałkiem (osią) zwanym wrzecionem. Płyty znajdują się jedna nad drugą. Najczęściej materiałami do ich produkcji są aluminium, mosiądz, ceramika, szkło itp. Same płyty posiadają specjalną powłokę magnetyczną w postaci materiału zwanego talerzem, na bazie tlenku ferrytu gamma, tlenku chromu, ferrytu baru itp. Każda taka płyta ma grubość około 2 mm.

Za zapisywanie i odczytywanie informacji odpowiadają głowice promieniowe (po jednej na każdą płytkę), a w płytkach wykorzystywane są obie powierzchnie. Za to może wynosić od 3600 do 7200 obr/min, a za poruszanie głowicami odpowiadają dwa silniki elektryczne.

W tym przypadku podstawowa zasada działania dysku twardego komputera polega na tym, że informacje nie są zapisywane byle gdzie, ale w ściśle określonych lokalizacjach, zwanych sektorami, które rozmieszczone są na koncentrycznych ścieżkach lub ścieżkach. Aby uniknąć nieporozumień, obowiązują jednolite zasady. Oznacza to, że zasady działania dysków twardych, z punktu widzenia ich struktury logicznej, są uniwersalne. Przykładowo rozmiar jednego sektora, przyjęty jako jednolity standard na całym świecie, wynosi 512 bajtów. Z kolei sektory dzielone są na klastry, będące sekwencjami sąsiadujących ze sobą sektorów. Osobliwością zasady działania dysku twardego pod tym względem jest to, że wymiana informacji odbywa się przez całe klastry (całą liczbę łańcuchów sektorów).

Ale w jaki sposób następuje odczytywanie informacji? Zasada działania dysku magnetycznego jest następująca: za pomocą specjalnego wspornika głowica odczytująca przesuwana jest promieniowo (spiralnie) do żądanej ścieżki, a po obróceniu ustawiana jest nad danym sektorem, a wszystkie głowice może poruszać się jednocześnie, czytając te same informacje nie tylko z różnych ścieżek, ale także z różnych dysków (płyt). Wszystkie gąsienice o tych samych numerach seryjnych nazywane są zwykle cylindrami.

W tym przypadku można wyróżnić jeszcze jedną zasadę działania dysku twardego: im głowica odczytująca znajduje się bliżej powierzchni magnetycznej (ale jej nie dotyka), tym większa jest gęstość zapisu.

W jaki sposób informacje są zapisywane i odczytywane?

Dyski twarde, czyli dyski twarde, nazwano magnetycznymi, ponieważ wykorzystują prawa fizyki magnetyzmu sformułowane przez Faradaya i Maxwella.

Jak już wspomniano, płytki wykonane z materiału niemagnetycznego są pokryte powłoką magnetyczną, której grubość wynosi zaledwie kilka mikrometrów. Podczas pracy pojawia się pole magnetyczne, które ma tzw. strukturę domenową.

Domena magnetyczna to namagnesowany obszar żelazostopu ściśle ograniczony granicami. Ponadto zasadę działania dysku twardego można krótko opisać w następujący sposób: pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego własne pole dysku zaczyna być zorientowane ściśle wzdłuż linii magnetycznych, a gdy wpływ ustanie, pojawiają się strefy namagnesowania resztkowego na dyskach, na których przechowywane są informacje zawarte wcześniej w polu głównym.

Głowica czytająca odpowiada za wytworzenie pola zewnętrznego podczas pisania, a podczas czytania strefa namagnesowania szczątkowego, znajdująca się naprzeciwko głowicy, wytwarza siłę elektromotoryczną, czyli pole elektromagnetyczne. Co więcej, wszystko jest proste: zmiana pola elektromagnetycznego odpowiada zmianie w kodzie binarnym, a jego brak lub zakończenie odpowiada zeru. Czas zmiany pola elektromagnetycznego nazywany jest zwykle elementem bitowym.

Ponadto powierzchnię magnetyczną, wyłącznie z rozważań informatycznych, można skojarzyć jako pewien ciąg punktowy bitów informacyjnych. Ponieważ jednak lokalizacji takich punktów nie można obliczyć całkowicie dokładnie, należy zainstalować na dysku wstępnie wyznaczone znaczniki, które pomogą określić żądaną lokalizację. Tworzenie takich znaczników nazywa się formatowaniem (z grubsza mówiąc, podzieleniem dysku na ścieżki i sektory połączone w klastry).

Struktura logiczna i zasada działania dysku twardego pod względem formatowania

Jeśli chodzi o logiczną organizację dysku twardego, na pierwszym miejscu znajduje się formatowanie, w którym rozróżnia się dwa główne typy: niski poziom (fizyczny) i wysoki poziom (logiczny). Bez tych kroków nie ma mowy o doprowadzeniu dysku twardego do stanu roboczego. Sposób inicjowania nowego dysku twardego zostanie omówiony osobno.

Formatowanie niskopoziomowe polega na fizycznym oddziaływaniu na powierzchnię dysku twardego, w wyniku czego powstają sektory rozmieszczone wzdłuż ścieżek. Ciekawe, że zasada działania dysku twardego jest taka, że ​​każdy utworzony sektor ma swój własny unikalny adres, który obejmuje numer samego sektora, numer ścieżki, na której się znajduje, oraz numer strony z talerza. Tym samym organizując dostęp bezpośredni, ta sama pamięć RAM dociera bezpośrednio pod podany adres, zamiast szukać potrzebnych informacji po całej powierzchni, dzięki czemu osiągana jest wydajność (choć nie to jest najważniejsze). Należy pamiętać, że podczas formatowania niskiego poziomu absolutnie wszystkie informacje są usuwane i w większości przypadków nie można ich przywrócić.

Kolejną rzeczą jest formatowanie logiczne (w systemach Windows jest to szybkie formatowanie lub szybkie formatowanie). Dodatkowo procesy te mają zastosowanie również przy tworzeniu partycji logicznych, czyli pewnego obszaru głównego dysku twardego, które działają na tych samych zasadach.

Formatowanie logiczne wpływa przede wszystkim na obszar systemowy, który składa się z sektora rozruchowego i tablic partycji (rekord rozruchowy), tabeli alokacji plików (FAT, NTFS itp.) oraz katalogu głównego (katalog główny).

Informacje są zapisywane w sektorach poprzez klaster w kilku częściach, a jeden klaster nie może zawierać dwóch identycznych obiektów (plików). Właściwie utworzenie partycji logicznej niejako oddziela ją od głównej partycji systemowej, dzięki czemu przechowywane na niej informacje nie podlegają zmianie ani usunięciu w przypadku błędów i awarii.

Główne cechy dysku twardego

Wydaje się, że ogólnie zasada działania dysku twardego jest trochę jasna. Przejdźmy teraz do głównych cech, które dają pełny obraz wszystkich możliwości (lub wad) nowoczesnych dysków twardych.

Zasada działania dysku twardego i jego główne cechy mogą być zupełnie inne. Aby zrozumieć, o czym mówimy, wyróżnijmy najbardziej podstawowe parametry, które charakteryzują wszystkie znane dziś urządzenia do przechowywania informacji:

• pojemność (objętość);
• wydajność (szybkość dostępu do danych, informacje o czytaniu i zapisywaniu);
• interfejs (sposób połączenia, typ kontrolera).

Pojemność reprezentuje całkowitą ilość informacji, które można zapisać i przechowywać na dysku twardym. Branża produkcji dysków twardych rozwija się tak szybko, że dziś do użytku weszły dyski twarde o pojemnościach około 2 TB i większych. I, jak się uważa, nie jest to granica.

Interfejs jest najważniejszą cechą. Określa dokładnie, w jaki sposób urządzenie jest podłączone do płyty głównej, jaki kontroler jest używany, w jaki sposób odbywa się odczyt i zapis itp. Główne i najpopularniejsze interfejsy to IDE, SATA i SCSI.

Dyski z interfejsem IDE są niedrogie, ale do głównych wad można zaliczyć ograniczoną liczbę jednocześnie podłączonych urządzeń (maksymalnie cztery) i niskie prędkości przesyłania danych (nawet jeśli obsługują bezpośredni dostęp do pamięci Ultra DMA lub protokoły Ultra ATA (Tryb 2 i Tryb 4) Choć uważa się, że ich użycie pozwala zwiększyć prędkość odczytu/zapisu do poziomu 16 MB/s, w rzeczywistości prędkość jest znacznie niższa. Dodatkowo, aby móc korzystać z trybu UDMA, należy zainstalować specjalny sterownik, który teoretycznie powinien być dostarczony w komplecie z płytą główną.

Mówiąc o zasadzie działania dysku twardego i jego charakterystyce, nie możemy pominąć tego, który jest następcą wersji IDE ATA. Zaletą tej technologii jest to, że prędkość odczytu/zapisu można zwiększyć do 100 MB/s dzięki zastosowaniu szybkiej magistrali Fireware IEEE-1394.

Wreszcie, interfejs SCSI, w porównaniu do dwóch poprzednich, jest najbardziej elastyczny i najszybszy (prędkość zapisu/odczytu sięga 160 MB/s i więcej). Ale takie dyski twarde kosztują prawie dwa razy więcej. Ale liczba jednocześnie podłączonych urządzeń do przechowywania informacji waha się od siedmiu do piętnastu, połączenie można nawiązać bez wyłączania komputera, a długość kabla może wynosić około 15-30 metrów. W rzeczywistości tego typu dyski twarde są najczęściej używane nie w komputerach użytkowników, ale na serwerach.

Wydajność, która charakteryzuje prędkość transferu i przepustowość we/wy, jest zwykle wyrażana w czasie transferu i ilości przesyłanych sekwencyjnie danych i wyrażana w MB/s.

Kilka dodatkowych opcji

Mówiąc o zasadzie działania dysku twardego i jakie parametry wpływają na jego funkcjonowanie, nie możemy pominąć kilku dodatkowych cech, które mogą mieć wpływ na wydajność, a nawet żywotność urządzenia.

Tutaj na pierwszym miejscu jest prędkość obrotowa, która bezpośrednio wpływa na czas wyszukiwania i inicjalizacji (rozpoznania) żądanego sektora. Jest to tzw. czas wyszukiwania ukrytego – okres, w którym wymagany sektor obraca się w kierunku głowicy odczytującej. Obecnie przyjęto kilka standardów dotyczących prędkości wrzeciona wyrażonej w obrotach na minutę z czasem opóźnienia w milisekundach:

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

Łatwo zauważyć, że im wyższa prędkość, tym mniej czasu poświęca się na szukanie sektorów, a w sensie fizycznym, na obrót dysku przed ustawieniem głowicy w żądanym punkcie ustawienia talerza.

Kolejnym parametrem jest prędkość transmisji wewnętrznej. Na ścieżkach zewnętrznych jest minimalna, ale wzrasta wraz ze stopniowym przejściem na ścieżki wewnętrzne. Zatem ten sam proces defragmentacji, który przenosi często używane dane do najszybszych obszarów dysku, to nic innego jak przeniesienie ich na ścieżkę wewnętrzną o większej prędkości odczytu. Prędkość zewnętrzna ma stałe wartości i zależy bezpośrednio od używanego interfejsu.

Wreszcie jeden z ważnych punktów związany jest z obecnością własnej pamięci podręcznej lub bufora dysku twardego. Tak naprawdę zasada działania dysku twardego pod względem wykorzystania bufora jest nieco podobna do pamięci RAM czy pamięci wirtualnej. Im większa pamięć podręczna (128-256 KB), tym szybciej będzie działał dysk twardy.

Główne wymagania dotyczące dysku twardego

W większości przypadków na dyski twarde nie ma zbyt wielu podstawowych wymagań. Najważniejsze jest długa żywotność i niezawodność.

Głównym standardem dla większości dysków twardych jest żywotność około 5-7 lat przy czasie pracy co najmniej pięciuset tysięcy godzin, ale w przypadku wysokiej klasy dysków twardych liczba ta wynosi co najmniej milion godzin.

Za niezawodność odpowiada funkcja autotestu S.M.A.R.T., która monitoruje stan poszczególnych elementów dysku twardego, prowadząc stały monitoring. Na podstawie zebranych danych można sformułować nawet pewną prognozę wystąpienia ewentualnych usterek w przyszłości.

Jest rzeczą oczywistą, że użytkownik nie powinien pozostać z boku. Dlatego np. podczas pracy z dyskiem twardym niezwykle ważne jest utrzymanie optymalnego reżimu temperaturowego (0 – 50 ± 10 stopni Celsjusza), unikanie wstrząsów, uderzeń i upadków dysku twardego, przedostawania się do niego kurzu lub innych drobnych cząstek itp. Nawiasem mówiąc, wielu z nich. Ciekawostką jest fakt, że te same cząsteczki dymu tytoniowego znajdują się w przybliżeniu dwukrotnie w odległości między głowicą odczytującą a powierzchnią magnetyczną dysku twardego, a ludzkie włosy - 5-10 razy.

Problemy z inicjalizacją w systemie podczas wymiany dysku twardego

Teraz kilka słów o tym, jakie działania należy podjąć, jeśli z jakiegoś powodu użytkownik zmienił dysk twardy lub zainstalował dodatkowy.

Nie będziemy w pełni opisywać tego procesu, ale skupimy się tylko na głównych etapach. Najpierw należy podłączyć dysk twardy i zajrzeć do ustawień BIOS-u, aby sprawdzić, czy został wykryty nowy sprzęt, zainicjować go w sekcji administrowania dyskiem i utworzyć rekord rozruchowy, utworzyć prosty wolumen, przypisać mu identyfikator (literę) i sformatuj go, wybierając system plików. Dopiero wtedy nowa „śruba” będzie całkowicie gotowa do pracy.

Wniosek

To właściwie wszystko, co w skrócie dotyczy podstawowego funkcjonowania i cech współczesnych dysków twardych. Zasada działania zewnętrznego dysku twardego nie została tutaj zasadniczo rozważona, ponieważ praktycznie nie różni się ona od tej stosowanej w przypadku stacjonarnych dysków twardych. Jedyną różnicą jest sposób podłączenia dodatkowego dysku do komputera lub laptopa. Najpopularniejsze połączenie odbywa się za pośrednictwem interfejsu USB, który jest podłączony bezpośrednio do płyty głównej. Jednocześnie chcąc zapewnić maksymalną wydajność lepiej zastosować standard USB 3.0 (port w środku jest w kolorze niebieskim), oczywiście pod warunkiem, że sam zewnętrzny dysk twardy go obsługuje.

Poza tym myślę, że wiele osób przynajmniej trochę zrozumiało, jak działa dysk twardy dowolnego typu. Być może powyżej podano zbyt wiele tematów, zwłaszcza ze szkolnego kursu fizyki, jednak bez tego nie będzie możliwe pełne zrozumienie wszystkich podstawowych zasad i metod właściwych technologiom produkcji i użytkowania dysków twardych.