Накопичувачі на жорстких магнітнихдисках - пристрій та основні низькорівневі характеристики

Колись простому користувачевікомп'ютера слід було досконально розумітися на його пристрої, мовах програмування та інших, що не належать безпосередньо до його безпосередньої діяльності, речах. Просто тому, що перші комп'ютери випускалися голими — без будь-якого програмного забезпечення. Хочеш працювати з комп'ютером? Вчися розмовляти його «мовою». Або спілкуйся через посередника.

Пізніше комп'ютерна техніка розвивалася за тим самим сценарієм, що й решта — у цю область прийшов розподіл праці. По-перше, стався поділ на власне користувачів, які застосовували для вирішення своїх завдань не комп'ютери як такі, а пакети спеціалізованих прикладних програм, і програмістів, які ці програми й писали. Останні теж швидко розділилися на системні та прикладні. Перші, як і раніше, мали розбиратися в «залізі» досконало, адже їхньою роботою було написання операційних систем та інших додатків «низького рівня», зокрема серед для розробки програм. А другі вже не прив'язувалися до апаратури, використовуючи працю перших. Їхнім завданням була розробка прикладних програм, що відповідають потребам користувачів.

На момент появи перших персональних комп'ютеріввся ця багаторівнева система у загальному вигляді вже була побудована. Але були свої особливості. Зокрема, «прошарок» у вигляді ОС була надто тонкою — писати більш-менш складні прикладні програми, не звертаючись безпосередньо до апаратури, не виходило. Та й не так багато на той момент було прикладних програм, причому «складність» їх з точки зору сьогоднішнього дня була невисокою, так що іноді користувачеві доводилося стати програмістом і писати для себе необхідний софт. Втім, спочатку це цілком влаштовувало (немалу кількість персоналок купували тоді справжні ентузіасти комп'ютерної техніки), але свій відбиток на ситуацію на ринку накладало. Недарма багато посібників користувача MS DOS починалися з опису команд системи, а закінчувалися прикладами застосування недокументованих переривань:)

З тих безпечних часів вибігло вже чимало води. Багато сучасні користувачіне знають навіть про всі можливості постійно використовуваних програм. Чого вже там говорити про пристрій операційної системи або особливості схованої в системний блокапаратури! З одного боку, це не може не тішити — не знають, бо немає потреби це знати. Люди зараз просто грають у ігри, дивляться фільми, слухають музику, листуються з друзями по всій земній кулі, причому відразу після покупки та встановлення комп'ютера на робочий стіл, а не після того, як вивчать програмування та архітектуру ЕОМ та самі напишуть усі необхідні програми.

З іншого боку, подібна ситуація неминуче призводить до низки проблем, щойно починають вирішуватися питання складніші, ніж запуск програми. Зокрема, комп'ютери поки що безкоштовно не лунають. А різні моделі мають різні можливості, продуктивність та ціну. І як зробити правильний вибірщоб потім про нього не шкодувати? Це з електричними чайникамивсе просто – лише три критичні параметри: ємність, потужність та дизайн. Причому всі три прості та зрозумілі на побутовій шкоді. Останній можна оцінити візуально, ємність говорить про те, скільки чаю ви можете приготувати за одну операцію, а потужність скільки часу на це потрібно. З комп'ютерами ж поки що все складніше, благо їхня функціональність вища. Так що і продуктивність не є щось строго задане, вона визначається розв'язуваними завданнями. Ідеальна ігрова станція може виявитися не найкращим вибором для відеомонтажу, а гарний комп'ютердля обробки відео надлишковий для «офісних завдань» і т. п. Тому нерідко доводиться оцінювати не комп'ютери в цілому, а їх компоненти. Отже, потрібно хоча б знати, які;) Ще краще, коли відомі принципи їхньої роботи — це дозволяє швидко, нехай і грубо, оцінити і швидкісні (і не лише швидкісні) параметри. Наприклад, це вірно для жорстких дисків: людина, яка розуміє їх пристрій, не дивується тому, що моделі для ноутбуків повільніші і менші за ємністю, ніж настільні.

Загалом, знати пристрій комп'ютера і принципи роботи його компонентів зараз корисно. На жаль, кількість подібної інформації у вільному доступі за останні роки зменшилася - це років 20 тому кожен «посібник для початківців» включав описи того, як все це влаштовано і працює, сьогодні ж автори зазвичай вважають, що людина це або вже знає, або це не цікаво. Звідки ж мають братися базові знання? Питання залишається відкритим. Тому ми намагатимемося на нього відповісти. Принаймні щодо таких важливих пристроївяк накопичувачі на жорстких магнітних дисках. Отже, сьогодні до вашої уваги пропонується стаття із серії «Як це працює?», з якої бажаючі зможуть дізнатися, як влаштовані вінчестери з погляду фізики і як це позначається на їхній швидкодії. Оскільки стаття призначена для початківців, не варто писати потім гнівних листів з приводу того, що інформація викладена поверхово і не враховано низку тонких нюансів — з ними ми згодом спробуємо розібратися, а поки що займемося фундаментом.

НЖМД з погляду механіки

Якими б не були громіздки і важковагові канцеляризми епохи 70-х, але часто вони зрозуміліші і точніші, ніж простіші запозичені терміни. Справді: скільки інформації містить у собі слово «вінчестер»? Близько до нуля — сучасні користувачі в основному навіть не знають, чому за жорсткими дисками закріпилася ця назва. А ось напишеш «НЖМД» - і відразу можна багато про що замислитися, просто розшифрувавши абревіатуру. Отже, наші сьогоднішні герої – Накопичувачі на Жорстких Магнітних Дисках.

З першим словом все зрозуміло: терміном «накопичувач» позначаються практично всі пристрої зберігання інформації у разі їхньої самодостатності, або цей термін відносять до приводу (для змінних носіїв). Вінчестери та USB-флешдрайви належать до першої категорії — вони включають і носій інформації, і всю логіку роботи з ним, на відміну від, наприклад, оптичних дисководівабо картоводів, де носій змінний, причому це його якість. З другим словом теж начебто все зрозуміло: бувають і накопичувачі на гнучких дисках — просторіччя, той самий дисковод, який нині вже став рідкістю, але 20-30 років тому був дуже важливим, а то й (у персональних комп'ютерах) взагалі єдиним пристроєм зберігання даних. Деякі принципи зберігання даних на гнучких та жорстких дискаходнакові, проте між відповідними пристроями є й важливі відмінності, внаслідок чого й довелося свого часу жорстко розмежувати ці накопичувачі.

Тепер про диски. Таку форму носія інформації прийнято не випадково — круглий диск є фігурою обертання. Причому знову ж таки зауважу, що диски — не єдиний можливий варіант: свого часу активно застосовувалися і накопичувачі на магнітних барабанах. А от накопичувачів на «магнітних квадратах» або трикутниках досі не зустрічалося (хоча зараз над ними вже працюють, але вони і за принципом функціонування зовсім не схожі на звичні накопичувачі) :) Чому так ми поговоримо трохи пізніше. Поки що ж на майбутнє запам'ятаємо, що робочим тілом у вінчестерах є диски. Зазвичай навіть не один, а кілька, насаджених на одну вісь і формують пакет жорстких дисків.

Звідси відразу випливають кілька низькорівневих фізичних параметрів накопичувача: діаметр дисків, їх кількість та кутова швидкість обертання. Перші два обмежені зверху вимогами форм-фактора накопичувача, та й третій ними сильно зав'язаний. Вся справа в наявності сили тертя, перемогти яку повністю неможливо. Відповідно, чим більше дисків у пакеті та/або більше їх діаметр, тим пакет важчий, а значить (при фіксованій швидкості обертання), тим більшу потужність повинен мати електродвигун, який всю цю конструкцію «розганяє» до робочого режиму і в ньому підтримує. Це перше обмеження, причому досить серйозне: кількість енергії часто досить жорстко лімітована. Другим фактором є те, що складність виготовлення конструкції з дисків великого діаметру, що швидко обертаються, зростає в геометричній прогресії в міру збільшення діаметра і кількості дисків. Річ у тім, що у реальному світі диски є ідеально тонкими і рівними, отже слід враховувати різні прикрі побічні явища, супутні обертанню. Такі, як, наприклад, биття країв у вертикальній площині, тим більші, ніж більше діаметр диска. Зрозуміло, удосконалення технічних процесів виготовлення пластин дозволяє послабити вплив цих факторів, але це досить повільно.

Магнітний шар

Повертаємося до абревіатури і згадуємо, що у нас обертаються не просто якісь там абстрактні диски, а магнітні, тобто мають покриття з певними магнітними властивостями. Саме завдяки йому диски здатні зберігати інформацію. На першому рівні абстракції можна прийняти, що кожна мікроскопічна ділянка певної площі (про що трохи пізніше) зберігає рівно один біт даних. Відповідно, його можна рахувати або записати.

Магнітне покриття має свої характеристики. По-перше, це його площа нанесення, яка дещо менша, ніж весь диск. Використовувати області у самих країв зазвичай може призвести до наслідків через особливості технології виготовлення - не виходить в цих областях нанести покриття ідеально. Те саме можна сказати і про центр. Відповідно, вся робоча область укладена між двома числами - мінімальним і максимальним радіусом, перший з яких строго більше за нуль, а другий - строго менше за радіус самого диска. І другим найважливішим параметром є щільність запису, тобто величина, обернена площі, необхідної для зберігання одиниці інформації. Насправді ж цим значенням користуються не часто, оперуючи величинами поздовжньої і поперечної щільностей записи, що з механікою роботи самого накопичувача. Вивчимо це питання докладніше.

Головки, доріжки, сектори

Незважаючи на те, що для зберігання інформації використовується майже вся поверхня диска, у кожний момент часу ми можемо працювати лише з невеликою її частиною (інакше не потрібно було б і з обертанням город городити). Для читання або запису даних використовується магнітна головка (по одній на кожну сторону дисків, що використовується в пакеті), що летить над поверхнею диска на невеликій висоті. Відповідно, за один оберт диска під нею проходить ціла концентрична доріжка, а для доступу до сусідніх областей головку необхідно зміщувати до центру або у зворотному напрямку. Сукупність всіх доріжок, розташованих на рівній відстані від центру різних дисках, до речі, називається циліндром. Кожна доріжка має відмінну від нуля ширину, так що на диску міститься їхня кінцева кількість. Скільки? Залежить від ширини робочого шару (яка, своєю чергою, визначається переважно діаметром диска) і зажадав від поперечної щільності записи. Ну або навпаки: поперечна щільність запису - це показник того, скільки доріжок ми можемо розмістити в одному дюймі за поточного рівня технології виробництва дисків і головок. Зазвичай визначальним є друге — різке збільшення поперечної щільності пов'язані з впровадженням нових технологій виробництва магнітних головок, дозволяють оперувати з доріжками меншої ширини. Відбувається таке, на жаль, досить рідко, зате відразу істотно збільшує ємність дисків.

Поздовжня ж щільність запису показує, скільки біт інформації можна вмістити на один дюйм довжини кола, яку являє собою доріжка, що розглядається як математична абстракція. Ця характеристика теж залежить від рівня технології виробництва дисків і головок, проте менш схильна до стрибкоподібних змін, оскільки при одній і тій же технології виробництва головок може бути збільшена за рахунок поліпшення характеристик магнітного покриття (або перехід на нову технологію, або вдосконалення поточної). Правда, незважаючи на те, що поздовжня щільність вимірюється в бітах на дюйм, насправді з окремими бітамина дисках не працюють - надто дрібна величина. І з байтами, як правило, теж. Хіба що в старих комп'ютерах ємність запам'ятовуючих пристроїв була настільки невеликою, що процесору вдавалося адресувати не тільки кожен байт. оперативної пам'ятіАле й кожен байт на магнітних барабанах (диски тоді ще не застосовувалися), тому ієрархічна система пам'яті не була потрібна - вона вся могла вважатися оперативною.

Однак до моменту появи перших персональних комп'ютерів ємність дискових накопичувачів стала вже надто великою, щоб адресувати безпосередньо кожен байт, так що вони остаточно стали пристроями з так званим блоковим доступом: мінімальною одиницею інформації, яку можна рахувати з диска або записати на нього, є блок або сектор. Типовий його розмір IBM PC і послідовників становить, до речі, 512 байт. Хоча спочатку допустимі були й інші значення, але стандартними вони стали, отже маса програмного забезпечення просто нездатна працювати з секторами, відмінними від зазначеного вище розміру. Тільки зараз деякі виробники жорстких дисків почали застосовувати збільшені у вісім разів сектори (по 4К байт, відповідно), проте цей процес знаходиться лише на початковій стадії.

У будь-якому випадку, на доріжці має бути ціла кількість секторів. Причому вкрай бажано, щоб на сусідніх доріжках кількість секторів була однаковою. У випадку дискет чи перших вінчестерів так і зовсім — вважалося, що всі доріжки містять однакову кількість секторів. Отже, фактична поздовжня щільність запису дуже швидко зростала від околиць до центру, разом із зменшенням довжини доріжок. Причому максимальне значення обмежувалося технологією, отже, по суті, більша частина площі зовнішніх доріжок витрачалася нераціонально. Втім, поки доріжок було мало (на дискетах, наприклад, їх кількість дорівнює 40 або 80), з цим можна було миритися, а ось зі зростанням поперечної щільності запису такі втрати ставали все більш істотними. Деякий час із ними нічого не могли вдіяти, оскільки системне програмне забезпеченнябуло розраховане на постійну кількість секторів на доріжці, однак у міру вдосконалення дискових інтерфейсів та перенесення більшої частини електроніки безпосередньо у накопичувач реальну фізичну структуру останнього від програм вдалося сховати.

Програми продовжували вважати, що у диску кількість секторів на доріжку є постійної величиною, але насправді однаковим воно залишилося лише межі обмеженої лінії з кількох десятків доріжок, зате таких зон стало кілька. Звичайно, певні втрати дискового просторуІснує і за даного способу, оскільки справжня і технологічна щільності записи повинні збігатися на внутрішніх доріжках кожної зони, але в зовнішніх перша швидко стає менше другий, отже частина інформації, яку можна було б розмістити на диску, просто «не вміщується». Однак ці втрати набагато менше, ніж при наявності всього однієї зони. Ну а за складністю реалізації даний методлише трохи складніше «однозонного» і куди простіше підходу, при якому кількість секторів була б різною на всіх доріжках.

Загалом, до чого це все? До того що через блокову організацію дискового простору з точки зору операційних систем та іншого програмного забезпечення теоретична поздовжня щільність запису (зазвичай вказується для всього жорсткого диска) практично недосяжна. Точніше, досяжна вона лише для кількох доріжок — внутрішніх у кожній зоні, а на зовнішніх реальна щільність запису нижча від теоретичної. Втім, завдяки зонній організації, відрізняється вона не так і сильно, так що для наших цілей можна вважати і поздовжню, і поперечну щільність запису постійними характеристиками НЖМД. Але дуже слабко залежать від виробника - як ми побачимо далі, для всіх споживчих характеристик накопичувача бажано, щоб щільність запису (в обох напрямках) була б максимальною. Саме тому про щільність запису згадують лише тоді, коли при зміні лінійок накопичувачів виробнику вдається її збільшити. А штучно її занижувати (порівняно з технологічно можливою) просто невигідно. От і не занижують.

Тепер же, розібравшись більш-менш із низькорівневими характеристиками вінчестерів, піднімемося на рівень вище — до параметрів, які потрібні нам, як користувачам, на практиці.

Ємність

Почнемо з найпростішого, а для багатьох – основного та чи не єдиного параметра. Дійсно: приступаючи до вибору вінчестера, більшість спочатку визначається з його ємністю, а потім уже (якщо є бажання) починає вибирати конкретну модельз кількох рівних за обсягом. Крім того, починати з цього параметра зручно, тому що він досить простий:)

Справді, чому дорівнює ємність НЖМД? Кількість жорстких дисків (точніше, робочих поверхонь — не у кожного диска використовуються обидві сторони через обмеження по висоті накопичувача, але зараз це не зовсім важливо), помноженому на ємність кожного з них. А ємність однієї робочої поверхні (однієї сторони диска) дорівнює його площі, помноженої на щільність запису. Площа ж кола (знову ж таки — ми пам'ятаємо, що у нас, швидше, кільце, оскільки внутрішні та зовнішні області не використовуються, проте їх розміри зазвичай постійні, тож можна і спростити картину для ясності) пропорційна квадрату його діаметра. Таким чином, збільшуючи діаметр дисків та їх кількість у пакеті при збереженні щільності запису, ми дуже швидко збільшуємо ємність накопичувача, причому діаметр важливіший: кількість дисків дає лише лінійне зростання ємності, а діаметр – квадратичний. А при рівних кількості та діаметрі дисків подібний ефект дає збільшення щільності запису. Загалом, для отримання максимальної ємності треба збільшувати все, крім швидкості обертання— вона жодного впливу не має.

Енергоспоживання

Чому ми ставимо цю характеристику на друге місце — вище за продуктивність? Мода зараз така – на енергоефективність. По перше. По-друге, у фаворі нині й портативні комп'ютери, які за обсягами продажів вже обігнали стаціонарні, а там економія енергії не забаганка, а нагальна необхідність — багато хто готовий зайвої години. автономної роботипожертвувати і половиною продуктивності.

Отже, що впливає споживання енергії? Очевидно, що густина запису на неї не впливає. А ось усі механічні характеристики дисків впливають, причому негативним чином. Дійсно — робота сили тертя тим вища, чим вища швидкість обертання, отже, низькооборотні диски будуть завжди економічнішими за високооборотні. Причому при однаковій швидкості обертання потрібен потужніший електродвигун, чим важчий пакет дисків. А останній тим важчий (за інших рівних), що більше у ньому дисків і що більше їх діаметр. Таким чином, для максимальної економії енергії потрібно зменшувати діаметр дисків, їх кількість та швидкість їх обертання.

Зауважимо, що вище описаний, так би мовити, екстенсивний (тобто чисто кількісний) спосіб економії енергії. Окрім нього є й інтенсивний – розвивати технології. Наприклад, якщо ми освоїмо новий матеріал для виробництва дисків, який дозволить зробити їх легшими, то при тому ж діаметрі і кількості дисків зменшиться маса всього пакета, а отже, і сила тертя, і потужність, що споживається на її подолання. Аналогічного ефекту можна досягти, застосувавши покращені підшипники у системі підвісу дисків. Поліпшення технології магнітних головок дозволяє їм працювати з меншими областями намагнічування та обходитися в роботі меншими струмами, а це також благотворно впливає на енергоспоживання. Загалом, є безліч безумовно корисних способів боротьби із зайвим споживанням енергії, якими користуються всі виробники. Але часто буває так, що всі технологічні хитрощі вже застосовані, а досягнутого рівня економії все одно недостатньо. У цьому випадку не залишається нічого іншого, крім використання екстенсивних методів.

Швидкість виконання послідовних операцій

І ось нарешті ми дісталися і до продуктивності. Почнемо з лінійних операцій, благо багато хто до цих пір вважає швидкість копіювання файлів мірилом продуктивності вінчестерів. У загальному випадку це абсолютно неправильно, хоча ... якщо основне і єдине завдання накопичувача - служити сховищем відеотеки, то дійсно послідовні операції найбільш важливі: ми працюємо з великими файлами, Причому читаємо або записуємо їх виключно послідовно від початку до кінця.

Як розрахувати граничну швидкість лінійних операцій? Дуже просто — вона тим вища, чим більша кількість бітів інформації проходить повз магнітну головку за одиницю часу. Відповідно, дуже важливе значення має послідовна щільність запису - чим вона вище, тим більша швидкість. Другим компонентом у цьому творі є звичайна «фізична» швидкість руху диска щодо головки, різна для кожної доріжки, оскільки при постійній кутовій швидкості обертання диска лінійна залежить від радіуса доріжки. Саме тому виходить такий цікавий ефект, що на зовнішніх доріжках швидкість послідовного читання та запису набагато вища, ніж на внутрішніх. Завдяки йому часто диски масових серій примудряються на зовнішніх доріжках обганяти своїх високопродуктивних побратимів того ж покоління з більшою швидкістю обертання. А ось диски різних поколінь практично завжди мають різну швидкістьвиконання послідовних операцій навіть за однакових фізичних параметрах — щільність запису відрізняється значно.

Загалом, підбиваючи підсумки, для збільшення швидкостей лінійних читання та запису виробникам необхідно збільшувати щільність запису, швидкість обертання дисків та їх діаметр(останнє ніяк не вплине на внутрішні доріжки, проте підвищить швидкість на зовнішніх і, відповідно, збільшить її й у середньому).

Швидкість виконання випадкових операцій

Що ж до актуальніших нині (через багатозадачність сучасних операційних систем) операцій із випадковим доступом до дисків, то тут все набагато складніше, ніж із «прямолінійною» логікою лінійних. Спочатку розберемося, який саме фізичний сенс часу доступу до інформації, що визначає швидкість виконання випадкових операцій.

Отже, нам необхідний певний блок із даними (ми пам'ятаємо, що саме він є найменшою одиницею). Ми не можемо просто взяти його і отримати (що легко робиться в носіях на базі флеш-пам'яті - там за номером блоку потрібний видається відразу, де б він не розташовувався, що і забезпечує цим накопичувачам чудовий час доступу як мінімум на операціях читання) - спочатку Необхідно перемістити головку на необхідну доріжку, а потім дочекатися проходження під нею необхідного сектора. Сума часу виконання цих операцій і даватиме нам час доступу.

З першим компонентом все досить просто: час, потрібний на «попадання» на запитану доріжку, прямо пропорційно до діаметра пластини. Колись його «псувала» та поперечна щільність запису, оскільки застосовувалися крокові двигуни, здатні за одну операцію змістити голівку лише на одну доріжку, проте ті часи давно минули. Тепер — тільки діаметр, та й то побічно: певний час на переміщення голівки справді потрібен, а в гіршому випадку її доведеться прогнати по всьому радіусу. Однак скільки на диску доріжок — не надто важливо: внутрішні схеми за номером доріжки визначають зразкове її фізичне місце розташування і переміщують голівку куди потрібно (принаймні, намагаються), так що вже після першої операції позиціонування в підборі потрібного місця бере участь не більше ніж десяток доріжок, незалежно від їхньої загальної кількості на диску.

Гаразд, потрібну доріжку ми знайшли, тепер залишилося дочекатися потрібного сектора. Коли? Вгадати складно — у кращому разі ми отримаємо потрібний нам блок даних відразу ж після позиціонування, у гіршому на нього доведеться чекати цілий обіг диска (якщо він щойно «проскочив»). Відповідно до законів статистики, з цього випливає, що в середньому у нас на очікування потрібних даних буде потрібно півоберта диска. З чого невблаганно випливає, що чим вища швидкість обертання диска, тим менший час очікування.

Після того, як сектор опиниться в потрібному місці, його потрібно прочитати або записати, так що теоретично на повну швидкість виконання випадкових операцій впливають і всі фактори, що важливі для послідовних операцій. Проте насправді ними цілком можна знехтувати — блоки даних настільки невеликі, що їхнє фізичне читання займає набагато менше часу, ніж позиціонування голівки і очікування. Таким чином, для отримання мінімального часу доступу до даних (і, отже, максимальної продуктивності на випадкових операціях) необхідно зменшувати діаметр диска та збільшувати його швидкість обертання.

Деякі практичні приклади

Неважко помітити, що всі вимоги до фізичних параметрів жорстких дисків дуже суперечливі - наприклад, для збільшення швидкості послідовних операцій діаметр диска потрібно збільшувати, а для кращої поведінки на випадкових запитах потрібно поступати в точності навпаки. Саме тому конструкторам постійно доводиться йти на компроміси, а диски різних сегментів ринку абсолютно різні. Подивимося – які. Для кращого закріплення матеріалу:)

Диски масових серій

Потрібна: висока ємність за низької вартості.

Бажано: висока продуктивність на лінійних та випадкових операціях.

Небажано: високе споживання енергії.

Сукупність цих вимог швидко дозволяє зрозуміти чому всі диски масових серій у різних виробників однакові. Справді, для отримання максимальної ємності та високої продуктивності на послідовних операціях потрібно збільшувати діаметр дисків, тому в цьому класі він завжди максимальний і регулюється не особливостями технології, а сторонніми факторами. Наприклад, довгі роки (та й зараз поки що) типовим діаметром пластин для масових дисків було 3,5 дюйми, проте всі більший зрістПопулярність ноутбуків, можливо, призведе до істотного збільшення частки дисків на 2,5 дюйма, переорієнтації промисловості на них і «відмирання» більших вінчестерів (як це було свого часу з моделями на 5,25″). Хоча виробники будуть чинити опір цьому всіма силами — недарма вони іноді навіть намагаються йти проти течії з тим чи іншим успіхом. Досить згадати серію Quantum Bigfoot: п'ятидюймові вінчестери, які почали випускатися вже за часів тотального панування менших форм-факторів. Ну і що? Великий діаметр пластин допомагав їм мати достатню ємність навіть при одному диску (що сильно спрощувало та здешевлювало механіку) та непогану швидкість виконання послідовних операцій навіть за низької частоти обертання. Всі зіпсували лише повільні випадкові операції, через які диски слабо годилися для застосування в комп'ютері в однині. Загалом, випередили вони свій час - ось зараз у часи масового використання відеотек на жорстких дисках дуже багато хто не відмовився б від п'ятидюймового монстрика терабайт десь на 10 (що при нинішньому рівні технологій цілком досяжно для таких моделей), який використовуватиметься тільки для зберігання та відтворення мультимедійних файлів (тобто буде або другим у комп'ютері, або взагалі стане основою для стаціонарного ВЖД).

Чому виробники не збільшують кількість дисків у цих моделях? Насправді, збільшують: кілька років тому типовим було застосування лише двох пластин, нині три-чотири для старших моделей у лінійках — стандарт де-факто. Але надто прискорювати такий процес не виходить, оскільки, по-перше, обмежені зовнішні розміри, а по-друге, багатодискові вінчестери вимагають застосування складнішої (і дорогої!) механіки. З тих же причин дуже повільно зростає з часом і «оборотність» таких накопичувачів: дорого у виробництві і не дуже потрібно (на ємності не позначається, а швидкість послідовних операцій краще нарощувати за допомогою щільності запису). Загалом, з усіх цих причин на сьогоднішній день стандартним варіантом для масових жорстких дисків став наступний: пластини діаметром 3,5 дюйми, загальною кількістю до чотирьох (п'ять у деяких моделях одного виробника), що обертаються зі швидкістю 7200 обертів на хвилину.

Високошвидкісні накопичувачі

Потрібна висока швидкість виконання випадкових операцій.

Бажана: висока продуктивність на лінійних шаблонах.

Спробуємо піднятися вище класом — на рівень накопичувачів для робочих станцій і серверів. Тут не потрібна надто висока ємність окремого диска - вони все одно використовуються у складі масивів. Та й із двох видів продуктивності істотно важливіші випадкові моделі доступу. Саме тому виробники таких моделей практично завжди пропонують ринку високооборотні (частота обертання 10-15 тисяч обертів за хвилину) моделі на пластинах зменшеного діаметра (2,5-2,8 дюйма). Як ми вже писали вище, це призводить до того, що за швидкістю виконання послідовних операцій вони не дуже краще представників масових серій, та ще й дуже сильно відстають від них по ємності: пластини маленькі, і їх менше (інакше занадто зростає складність виготовлення накопичувача та його енергоспоживання). Втім, при цьому швидкісні показники навіть на послідовних шаблонах більш рівномірні, оскільки вища швидкість на внутрішніх доріжках, ну а продуктивність на випадкових операціях, природно, істотно вище, ніж у всіх інших сімейств жорстких дисків.

Енергоефективні НЖМД

Потрібна: висока ємність за низької вартості та енергоспоживання.

Останнім часом напрямок «екологічних вінчестерів» розвивається бурхливими темпами. Багато в чому це пов'язано з тим, що продуктивність не така вже й важлива в ряді сфер. Особливо для некомп'ютерного застосування - в побутовому магнітофоні, наприклад, будь-яка швидкість буде надмірною, оскільки навіть HD-потік обчислюється десятками мегабіт, а навіть найдавніші вінчестери на послідовних операціях (випадкових в такому пристрої не буде зовсім) здатні на десятки мегабайт на секунду. Зовнішні жорсткі дискидо останнього часу були обмежені продуктивністю найбільш поширеного інтерфейсу USB 2.0, так що висока швидкість самому вінчестер тут теж не потрібна. Та й у комп'ютері зовсім не обов'язково використовувати диски з однаковою швидкістю — якщо вінчестерів кілька, то частина з них, що використовується переважно для зберігання великих обсягів даних, може бути повільнішою за «основний», на який встановлена ​​операційна система та прикладні програми. Але якщо швидкість не важлива, то на перше місце починають виходити такі параметри, як енергоспоживання і шум, а зменшити їх, зберігаючи ємність, можна простим зниженням швидкості обертання. Причому не можна сказати, що продуктивність цих моделей така погана - щільність запису зростає постійно (без цього збільшувати обсяг не вийде), так що швидкість виконання лінійних операцій зазвичай трохи нижче, ніж у масових моделей того ж покоління, але вище, ніж у більш ранніх пристроїв (причини цього пояснено вище). Загалом, до цього класу нині потрапляють вінчестери з пластинами по 3,5 дюйма, але нижчою швидкістю обертання, ніж у типових накопичувачів (7200 оборотів за хвилину). Наскільки нижчою? Залежить від моделей. Зазвичай від 5000 до 5900 об/хв, хоча ми не здивуємося, якщо через деякий час швидкість обертання знижуватиметься і далі.

Мобільні вінчестери

Потрібно: компактність, низьке споживання енергії.

Бажана: висока ємність.

Іноді споживання накопичувачів навіть попереднього класу виявляється занадто високим, а в деяких сферах їх застосування просто неможливе — наприклад, більшість ноутбуків вінчестер на пластинах по 3,5 дюйма просто не поміститься. Вихід очевидний – потрібно зменшувати діаметр пластин. Зазвичай це 2,5 дюйми, хоча буває і менше. Від високошвидкісних накопичувачів ці моделі відрізняються низькою швидкістю обертання - максимум 7200 об / хв, а частіше 5400 або навіть 4200 оборотів в хвилину. Пов'язано це не лише з вимогами економічності, а й з тим, що бажано отримати максимально можливу ємність — так площа пластини використовується повніше, ніж у моделях високої продуктивності, у тому числі й «незручні» внутрішні та найдальші від центру доріжки. Але працюють такі вінчестери повільно ще й з іншої причини — доводиться використовувати і компактнішу (а отже, і низькопродуктивну) механіку магнітних головок. Все це призводить до того, що навіть найшвидші ноутбучні моделі повільніші не лише масових, а й енергоефективних настільних вінчестерів. Навіть при більшій швидкості обертання і незважаючи на зменшені пластини - головки доводиться переміщати на меншу відстань, але рухаються вони повільніше. Таким чином, топовий мобільний вінчестер за швидкістю завжди програватиме найбюджетнішому «зеленому». А по ємності програє і масовому — через жорстке обмеження на енергоспоживання, у дисках із вищою швидкістю обертання доводиться використовувати меншу кількість пластин. Але цей рівень енергоспоживання і в одному, і в іншому випадку просто недосяжний для менш портативного класу вінчестерів.

Разом

В цілому, як бачимо, все досить просто і легко зрозуміло. Щоправда, у особливо прискіпливих читачів вже напевно мовою крутиться питання — а чому ж тоді диски різних виробників (і навіть різних сімей одного виробника) навіть за приблизно рівних низькорівневих характеристик нерідко сильно відрізняються за продуктивністю? Найпростіша, але насправді відповідь, що нічого не пояснює, а тому, що у них різна електроніка. У чому там бувають відмінності і як вони позначаються на продуктивності та інших характеристиках - все це буде темою наступних статей.

Накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД, жорсткі диски, HDD) є пристрої, призначені для тривалого зберігання інформації. Як накопичувачі на жорстких магнітних дисках стала вельми поширеною в ПК отримали накопичувачі типу вінчестер. Термін «вінчестер» є жаргонною назвою першої моделі жорсткого диска ємністю 16 Кбайт (IBM, 1973 рік), що мав 30 доріжок по 30 секторів, що випадково збіглося з калібром 30/30 відомої мисливської рушниці вінчестер. У цих накопичувачах один або кілька жорстких дисків, виготовлених з алюмінієвих сплавів або з кераміки і покритих ферролаком, разом з блоком магнітних головок зчитування-запису поміщені в герметично закритий корпус. Під дисками розташований двигун, що забезпечує обертання дисків, а ліворуч і праворуч – поворотний позиціонер з коромислом, що управляє рухом магнітних головок по спіральній дузі для їх установки на потрібний циліндр. Місткість вінчестерів завдяки надзвичайно щільному запису, що виконується магніторезистивними головками в таких герметичних конструкціях, досягає кількох десятків гігабайтів; швидкодія їх також дуже висока: час доступу від 5 мс, трансфер (швидкість обігу) до 6 Гбайт/с. Магніторезистивні технології забезпечують надзвичайно високу густину запису, що дозволяє розміщувати 2-3 Гбайт даних на одну пластину (диск). Поява ж головок з гігантським магніторезистивним ефектом (GMR – Giant Magnetic Resistance) ще більше збільшила щільність запису – можлива ємність однієї пластини зросла до 6,4 Гбайт.

НЖМД дуже різноманітні. Діаметр дисків найчастіше 3,5 дюйми (89 мм). Найбільш поширена висота корпусу дисководу: 25 мм – у настільних ПК, 41 мм – у серверів, 12 мм – у портативних ПК, є й інші. Зовнішні доріжки диска довші за внутрішні. Тому в сучасних жорстких дисках використається метод зонного запису. У цьому випадку весь простір диска ділиться на кілька зон, причому у зовнішніх зонах секторів розміщується більше даних, ніж у внутрішніх. Це зокрема дозволило збільшити ємність жорстких дисків приблизно на 30%.

Зовнішній вигляд НМЗ зі знятою кришкою показаний на рис. .

Рис. __. Жорсткий диск зі знятою кришкою

Є два основних режими обміну даними між HDD та ВП:

Programmed Input/Output (PIO - програмоване введення-виведення);

Direct Memory Access (DMA – прямий доступ до пам'яті).

PIO– це режим, при якому переміщення даних між периферійним пристроєм (жорстким диском) та оперативною пам'яттю відбувається за участю центрального процесора. Найшвидший PIO забезпечує 16,6 Мбайт/с. Режим PIO у сучасних ПК використовуються рідко, оскільки сильно завантажують процесор.

DMA– це режим, у якому вінчестер безпосередньо спілкується з оперативною пам'яттю без участі центрального процесора, перехоплюючи керування шиною. Трансфер – до 66 Мб.

При інтерфейсах (на периферійних шинах) SCSI може бути досягнуто вищу швидкість передачі – 80 Мбайт/с, у своїй можна підключати до 15 накопичувачів одного контролера інтерфейсу. А технологія, що використовує оптоволоконні канали зв'язку для жорстких дисків SCSI, забезпечує трансфер 200 Мбайт/с та можливість підключення до 256 пристроїв (використовується, звичайно, не в ПК, а у великих системах та в дискових масивах – RAID).

Час доступу до інформації на диску пов'язаний зі швидкістю обертання дисків. Стандартні швидкості обертання для інтерфейсу IDE – 3600, 4500, 5400 та 7200 оборотів/хв; при інтерфейсі SCSI застосовуються швидкості до 10 000 і навіть до 12 000 оборотів/хв. При швидкості 10000 оборотів/хв середній час доступу становить 5,5 мс. Для підвищення швидкості обміну даними процесора з дисками НЖМД слід кешувати. Кеш-пам'ять для дисків має те ж функціональне призначення, що і кеш для основної пам'яті, тобто служить швидкодіючим буфером для короткочасного зберігання інформації, що зчитується або записується на диск. Кеш-пам'ять може бути вбудована в дисковод, а може створюватися програмним шляхом (наприклад драйвером Microsoft Smartdrive) в оперативній пам'яті. Місткість кеш-пам'яті диска зазвичай становить 2 Мбайт, а швидкість обміну даними процесора з кеш-пам'яттю досягає 100 Мбайт/с.

Для того щоб отримати на магнітному носії структуру диска, що включає доріжки і сектори, над ним повинна бути виконана процедура, звана фізичним, або низькорівневим, форматуванням (physical, або low-level formatting). Під час виконання цієї процедури контролер записує на носій службову інформацію, яка визначає розмітку циліндрів диска на сектори та нумерує їх. Форматування низького рівня передбачає маркування дефектних секторів для виключення звернення до них у процесі експлуатації диска.

У ПК є зазвичай один, рідше кілька накопичувачів жорстких магнітних дисках. Однак програмними засобами один фізичний диск можна розділити на кілька «логічних» дисків; цим імітується кілька НМД однією накопичувачі.

Більшість сучасних накопичувачів мають власну кеш-пам'ять ємністю від 2 до 8 Мбайт.

ЗовнішніHDDналежать до категорії переносних.

Останнім часом переносні накопичувачі (їх також називають зовнішніми, мобільними, знімними, а їх портативні варіанти – кишеньковими – Pocket HDD) набули широкого поширення. Живлення переносних жорстких дисків виконується від клавіатури, або по шині USB (можливий варіант – через порт PS/2).

Переносні жорсткі дискидуже різноманітні: від звичайних HDD в окремих корпусах до твердотільних дисків, що стрімко набирають популярність. Форм-фактор чаші – 2,5 дюйми, ємність 1-60 Гб.

Переносити великі масиви даних з одного комп'ютера на інший дозволяють оптичні накопичувачі CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW і DVD-RAM. Їх носії забезпечують перенесення великих масивів даних із одного комп'ютера в інший. Крім того, з огляду на високу продуктивність ці накопичувачі можна використовувати в тих же цілях, що і звичайні стаціонарні жорсткі. Такі пристрої можуть застосовуватись і для вирішення завдань резервного копіювання інформації.

Іноді НЖМД зі змінними пакетами дисків і НГМД типу Zip називають накопичувачами Бернуллі, оскільки в цих накопичувачах для мінімізації та регулювання зазору між магнітною головкою та носієм – магнітним диском – використовується закон Бернуллі: тиск на поверхню тіла, що створюється потоком рідини або газу, що рухається вздовж неї. залежить від швидкості цього потоку та зменшується зі збільшенням цієї швидкості. Магнітні головки розташовуються над поверхнею еластичних дисків: коли диски нерухомі, вони під дією своєї ваги дещо провисають і відходять від головок, при швидкому обертанні дисків під дією розрідження повітря, що створюється, вони притягуються до голівок майже впритул, але без їх торкання. Це забезпечує мінімальне розсіювання магнітного потоку головки та дозволяє збільшити щільність запису інформації на диску.

2. Накопичувачі на жорстких магнітних дисках

Перший накопичувач на жорстких дисках ( Hard Disk Drive - HDD) був створений у 1973 р. за технологією фірми IBM і мав кодове позначення «30/30» (двосторонній диск ємністю 30 +30 Мбайт), яке збіглося з назвою відомої мисливської рушниці «вінчестер», що використовувалась під час завоювання Дикого Заходу. З цієї причини накопичувачі на жорстких дисках отримали назву вінчестер. У 1979 р. Ф. Коннер та А. Шугарт організували виробництво перших жорстких п'ятидюймових дисків ємністю 6 Мбайт.

У порівнянні з дискетами HDD мають такі переваги: ​​значно більша ємність (щоб зберегти дані об'ємом 420 Мбайт, потрібен один HDD або близько 290 дискет 3,5" HD) і час доступу для NDD. Воно на порядок менше, ніж для приводів дискет.

2.1. Конструкція та принцип дії

Незважаючи на велику різноманітність моделей вінчестерів, принцип їх дії та основні конструктивні елементи однакові. На рис. 3.4 показані основні елементи конструкції накопичувача на жорсткому диску:

магнітні диски;

головки читання/запису;

механізм приводу головок;

двигун приводу дисків;

друкована плата із електронною схемою управління.

Типовий накопичувач складається з герметичного корпусу (гермоблоку) та плати електронного блоку. У гермоблоці розміщені всі механічні частини, на платі – вся керуюча електроніка. Усередині гермоблока встановлений шпиндель з одним або декількома магнітними дисками. Під ними розташований двигун. Ближче до роз'ємів, з лівого або правого боку від шпинделя знаходиться поворотний позиціонер магнітних головок. Позиціонер з'єднаний з друкованою платою гнучким стрічковим кабелем (іноді одножильним проводом).

Гермоблок заповнюється повітрям під тиском одну атмосферу. У кришках гермоблоків деяких вінчестерів є спеціальний отвір, заклеєний плівкою, що фільтрує, яке служить для вирівнювання тиску всередині блоку і зовні, а також для поглинання пилу.

Рис. 3.4.Основні елементи конструкції накопичувача на жорстких дисках

Габаритні розміри вінчестерів стандартизовані за параметром, званим формфактором. Form- Factor). Наприклад, всі HDD з формфактором 3,5" мають стандартні розміри корпусу 41,6 x101x146 мм.

Підкладки магнітних дисківПерші вінчестери виготовлялися з алюмінієвого сплаву з додаванням магнію. У сучасних моделях як основний матеріал для дискових пластин використовується композиційний матеріал зі скла та кераміки з малим температурним коефіцієнтом розширення, що робить їх менш сприйнятливими до змін температури, міцнішими. Магнітні диски випускаються таких розмірів: 3,5"; 5,25"; 2,5"; 1,8".

Диски покриваються магнітною речовиною – робочим шаром. Він може бути або оксидним, або на основі тонких плівок.

Оксидний робочий шарє полімерне покриття з наповнювачем з окису заліза. Диски з таким робочим шаром відрізняються простим та недорогим процесом виготовлення. Однак необхідну якість робочої поверхні для накопичувачів великої ємності в рамках такої технології виявити неможливо. На зміну прийшла тонкоплівкова технологія.

Робочий шар на основі тонких плівокмає меншу товщину та більш міцний; якість його поверхні набагато вища. Тонкоплівкова технологія лягла в основу виробництва накопичувачів нового покоління, в яких вдалося зменшити проміжок між головками і поверхнями дисків до 0,05-0,08 мкм і, отже, підвищити щільність запису даних.

Головки читання/записупередбачені кожної сторони диска. Коли накопичувач вимкнено, головки стосуються диска. При розкручуванні дисків зростає аеродинамічний тиск повітря на головки, що призводить до відриву від робочих поверхонь дисків. Що ближче розташовується головка до поверхні диска, то вище амплітуда відтворюваного сигналу.

До середини 1980-х. у накопичувачах на жорстких дисках використовувалися феритові головки. На зміну їм прийшли MIG-Головки(MIG - Metall in Gap) - головки з металом у зазорі, що дозволило використовувати носії з робочим шаром на основі тонких плівок. Усі зростаючі вимоги до ємності жорстких дисків призвели до появи тонкоплівкових головок (TF - Thin Film). Ділянки залишкової намагніченості, що формуються за допомогою цих головок на робочій поверхні диска, мають чіткі межі, що призводить до високої щільності запису даних. Внаслідок подальшого вдосконалення конструкції та характеристик тонкоплівкових головок з'явилися магніторезистивні(Magneto- Resistive - MR) головки, які нині використовуються у більшості накопичувачів на жорстких дисках 3,5", ємність яких може досягати 75 Гбайт.

Механізм приводу головокзабезпечує переміщення головок від центру дисків до країв та фактично визначає надійність накопичувача, його температурну стабільність та вібраційну стійкість. Усі існуючі механізми приводу головок поділяються на два основні типи: з кроковим двигуном та рухомою котушкою.

У накопичувачів із приводом на кроковому двигуні середній час доступу до даних значно більший, ніж у накопичувачів із приводом на рухомій котушці. З цієї причини привід з кроковим двигуном знайшов основне застосування в дисководах для гнучких магнітних дисків та накопичувачах на жорстких дисках малої (до 100 Мбайт) ємності. На відміну від систем з кроковими двигунами, у приводі з рухомою котушкою використовується зворотний електронний зв'язок для точного визначення розташування головок і корекції його щодо доріжок. В результаті механізм виявляється швидкодіючим і менш шумним, як привід з кроковим двигуном.

Сучасні диски мають функцію автоматичного паркування.Тобто при включенні та вимкненні ПК головки встановлюються при необхідності на певний, найчастіше останній циліндр. При паркуванні головки автоматично блокуються, і їх подальша робота неможлива.

Двигун приводу дисківприводить пакет дисків у обертання, швидкість якого в залежності від моделі знаходиться в межах 3600 – 7200 об/хв (тобто головки рухаються із відносною швидкістю 60 – 80 км/год). Швидкість обертання дисків деяких вінчестерів сягає 15 000 об/хв. Жорсткий диск обертається безперервно навіть тоді, коли не відбувається звернення до нього, тому вінчестер має бути встановлений лише вертикально чи горизонтально.

Друкована плата з електронною схемою керуваннята інші вузли накопичувача (лицьова панель, елементи конфігурації та монтажні деталі) є знімними. На друкованій платімонтуються електронні схемиуправління двигуном та приводом головок, схема для обміну даними з контролером. Іноді контролер встановлюється на цій платі.

2.2. Інтерфейси жорстких дисків

Інтерфейс- комунікаційний пристрій (або протокол обміну), що дозволяє одному пристрою взаємодіяти з іншим та встановлювати відповідність між виходами одного пристрою та входами іншого. Основна функція інтерфейсу HDD - передача даних з обчислювача ПК накопичувач і назад. Розроблено декілька основних типів інтерфейсів: ESDI, IDE, SCSI. Поширений наприкінці 1980-х років. інтерфейс ESDI не відповідає вимогам сучасних систем швидкодії, крім того, його різні виконання часто бувають несумісні. У зв'язку з цим йому на зміну прийшли інтерфейси: IDE(1989 р.), що володіє підвищеною швидкодією, та SCSI(1986 р.), має великі можливості розширення системи з допомогою підключення різноманітних пристроїв, і навіть E- IDE- Розширений IDE.

IDE та SCSI - інтерфейси, в яких контролер виконаний у вигляді мікросхеми, встановленої на платі накопичувача. В інтерфейсі SCSI між контролером і системною шиною введено ще один рівень організації даних та управління, а інтерфейс IDE взаємодіє із системною шиною безпосередньо.

2.3. Основні характеристики

Основними характеристиками накопичувачів на жорстких дисках, які слід брати до уваги при виборі пристрою, є ємність, швидкодія та час роботи.

Ємність вінчестеравизначається максимальним обсягом даних, які можна записати носій. Реальна величина ємності вінчестера сягає сотні гігабайт. Прогрес у галузі створення та виробництва накопичувачів на жорстких дисках призводить до того, що щорічно щільність запису (і відповідно ємність) збільшується приблизно на 60%.

Середній час доступудо різних об'єктів на HDD визначає фактичну продуктивність накопичувача. Час, необхідний вінчестер для пошуку будь-якої інформації на диску, вимірюється мілісекундами. Середній час доступу вінчестерів становить 7 – 9 мс.

Розмір кеш-пам'яті(швидкої буферної пам'яті) вінчестер коливається в діапазоні від 512 Кбайт до 2 Мбайт.

Швидкість передачі даних (Maximum Data Transfer Rate - MDTR) залежить від таких характеристик вінчестера, як число байт у секторі, кількість секторів на доріжці, швидкість обертання дисків, і може бути розрахована за формулою

MDTR= SRT 512 RPM/60 (байт/с),

де SRT – число секторів на доріжці; RPM - швидкість обертання дисків, об/хв; 512 – число байт у секторі.

Середня швидкістьпередачі у накопичувачів 10-15 Мбайт/с.

Час безвідмовної роботидля накопичувачів визначається розрахунковим середньостатистичним часом між відмовами ( Mean Time Between Failures - MTBF), характеризує надійність пристрою, вказується в документації і зазвичай становить 20 000 - 500 000 год. Практика показує, що якщо накопичувач на жорсткому диску безвідмовно працює протягом першого місяця гарантійного терміну, він так само безвідмовно працюватиме до закінчення терміну свого морального старіння.

Подібно до дискет, жорсткий дискділиться на доріжки та сектори, як показано на рис. 3.5. Кожна доріжка однозначно визначається номером головки та порядковим номером, що відраховується на диску щодо зовнішнього краю. Накопичувач містить кілька дисків, що розташовані один над іншим; їх розбиття ідентичні. Тому прийнято розглядати пакет жорстких дисків як циліндрів, кожен із яких складається з аналогічних доріжок на поверхнях кожного диска. Сектори ідентифікуються своїм порядковим номером щодо початку доріжки. Нумерація секторів на доріжці починається з одиниці, а головок та циліндрів – з нуля.

Рис. 3.5.Розбиття жорсткого диска на доріжки та сектори

Кількість секторів може бути від 17 до 150 залежно від типу накопичувача. Кожен сектор містить дані та службову інформацію. Зазвичай обсяг сектора складає 571 байт. На початку кожного сектора записується заголовок ( Prefix Portion), за яким визначається початок сектора та його номер, а в кінці сектора (Suffix Portion - висновок сектора) міститься контрольна сума, необхідна для перевірки цілісності даних. Між заголовком та укладанням сектора розташовується область даних обсягом 512 байт (для DOS). Таким чином, запис інформації на доріжках здійснюється блоками 512 байт.

Число дисків, головок та доріжок вінчестера змінити неможливо, оскільки вони визначаються виробником відповідно до заданих властивостей та якості дисків. Число секторів на диску залежить від методу запису, а щільність - від носія: що стоїть якість матеріалу диска, тим щільніше може бути записані у ньому дані. Вінчестери утримують до 150 секторів на доріжці.

Загальний обсяг пам'яті HDD розраховується за формулою

V= C* H* S*512 (Байт),

де З- Число циліндрів; Н -число голівок; S - Число секторів.

Рис. 3.6.Приклад маркування вінчестерів фірми Western Digital

Форматування вінчестера подібно до форматування дискети. При цьому потрібно брати до уваги, що в процесі форматування всі дані на вінчестері втрачаються, тому при переформатуванні вінчестера слід зберегти необхідні дані на іншому носії.

На корпусі вінчестера є етикетка із номером моделі. У номері закодована основна інформація про характеристики вінчестера. На рис. 3.6 наведено приклад маркування вінчестерів компанії Western Digital.

Контрольні питання.

Які види накопичувачів інформації застосовуються у складі технічних засобівінформатизації? У чому різниця між накопичувачем інформації та носієм?

Які фізичні процеси покладені в основу запису та відтворення інформації на магнітних носіях?

З яких основних конструктивних елементів складається дисковод для гнучких магнітних дисків та як він функціонує?

Опишіть принцип запису на гнучкий магнітний диск.

Назвіть основні конструктивні елементи на жорстких магнітних дисках. Поясніть їхнє функціональне призначення.

Які інтерфейси використовуються для підключення жорстких дисків?

Які основні характеристики необхідно брати до уваги під час вибору накопичувача на жорсткому магнітному диску?

Тема 3.2. Накопичувачі на компакт-дисках

План:

Приводи CD-ROM. Накопичувачі з одноразовим записом CD-WORM/CD-R та багаторазовим записом інформації CD-RW. Накопичувачі DVD. Накопичувачі на магнітооптичних дисках.

Для вирішення широкого кола завдань інформатизації використовуються такі оптичні накопичувачі:

CD-ROM (Compact Disk Read- Only Memory) - запам'ятовуючі пристрої лише зчитування з них информации;

CD-WORM (Write Once Read Many) - запам'ятовуючі пристрої для зчитування та одноразового запису інформації;

CD-R (CD- Recordable) - запам'ятовуючі пристрої для зчитування та багаторазового запису інформації;

МО – магнітооптичні накопичувачі, на які можливий багаторазовий запис.

Принцип діївсіх оптичних накопичувачівінформації ґрунтується на лазерній технології. Промінь лазера використовується як записи на носій інформації, так зчитування раніше записаних даних, і є, власне, справи своєрідним носієм інформації.

1. ПриводиCD- ROM

CD-ROM - компакт-диск (CD), призначений для зберігання цифровому виглядіпопередньо записаної на нього інформації та зчитування її за допомогою спеціального пристрою, що називається CD-ROM-driver, - дисковода для читання компакт-дисків.

До завдань, для вирішення яких призначається пристрій CD-ROM, можна віднести: встановлення та оновлення програмного забезпечення; пошук інформації у базах даних; запуск та роботу з ігровими та освітніми програмами; перегляд відеофільмів; слухати музичні CD.

Історія створення CD-ROM починається з 1980 р., коли фірми Sony та Philips об'єднали свої зусилля зі створення технології запису та виробництва компакт-дисків з використанням лазерів. Починаючи з 1994 р. дисководи CD-ROM стають невід'ємною частиною стандартної конфігурації ПК. Носієм інформації на CD-диску є рельєфна підкладка, на яку нанесений тонкий шар відбиває світло матеріалу, як правило, алюмінію. Запис інформації на компакт-диск є процес формування рельєфу на підкладці шляхом «пропалювання» мініатюрних штрихів-пітів лазерним променем. Зчитування інформації виробляється з допомогою реєстрації променя лазера, відбитого від рельєфу підкладки. Відображає ділянку поверхні диска дає сигнал «нуль», а сигнал від штриха – «одиницю».

Зберігання даних на CD-дисках, як і магнітних дисках, організується в двійковій формі.

У порівнянні з вінчестерами CD значно надійніше у транспортуванні. Обсяг даних, розміщених на CD, сягає 700 - 800 Мбайт, причому за дотримання правил експлуатації CD мало зношується.

Рис. 3.7. Геометричні характеристики компакт-диску (а)та його поперечний переріз (б)

Процес виготовлення CD-дисків включає кілька етапів. На першому етапі створюється інформаційний файл для наступного запису носія. На другому етапі за допомогою лазерного променя проводиться запис інформації на носій, як який використовується склопластиковий диск з покриттям з фоторезистивного матеріалу. Інформація записується як послідовності розташованих по спіралі поглиблень (штрихів), як показано на рис. 3.7. Глибина кожного штриха-піта (pit) дорівнює 0,12 мкм, ширина (в напрямку, перпендикулярному площині малюнка) – 0,8 – 3,0 мкм. Вони розташовані вздовж спіральної доріжки, відстань між сусідніми витками якої становить 1,6 мкм, що відповідає щільності 16000 витків/дюйм (625 витків/мм). Довжина штрихів уздовж доріжки запису коливається від 0,83 до 3,1 мкм.

На наступному етапі виявляються прояв фоторезистивного шару та металізація диска. Виготовлений за такою технологією диск називається майстер-диском. Для тиражування компакт-дисків із майстер-диску методом гальванопластики знімається кілька робочих копій. Робочі копії покриваються міцнішим металевим шаром (наприклад, нікелем), ніж майстер-диск, і можуть використовуватися як матриці для тиражування CD-дисків до 10 тис. шт. із кожної матриці. Тиражування здійснюється методом гарячого штампування, після якого інформаційну сторону основи диска, виконану з полікарбонату, піддають вакуумної металізації шаром алюмінію та диск покривають шаром лаку. Диски, виконані методом гарячого штампування, відповідно до паспортних даних забезпечують до 10 000 циклів безпомилкового зчитування даних. Товщина CD-диску 1,2 мм, діаметр – 120 мм.

Привід CD-ROM містить такі основні функціональні вузли:

завантажувальний пристрій;

оптико-механічний блок;

системи управління приводом та автоматичного регулювання;

універсальний декодер та інтерфейсний блок.

На рис. 3.8 дана конструкція оптико-механічного блоку приводу CD-ROM, який працює наступним чином. Електромеханічний привід обертає диск, поміщений в завантажувальний пристрій. Оптико-механічний блок забезпечує переміщення оптико-механічної головки зчитування по радіусу диска та зчитування інформації.

Рис. 3.8.Конструкція оптико-механічного блоку приводу CD-ROM

Напівпровідниковий лазер генерує малопотужний інфрачервоний промінь (типова довжина хвилі 780 нм, потужність випромінювання 0,2 - 5,0 мВт), що потрапляє на роздільну призму, відбивається від дзеркала та фокусується лінзою на поверхні диска. Серводвигун за командами, що надходять від вбудованого мікропроцесора, переміщає рухливу каретку з дзеркалом, що відбиває, до потрібної доріжки на компакт-диску. Відбитий від диска промінь фокусується лінзою, розташованої під диском, відбивається від дзеркала і потрапляє на роздільну призму, яка спрямовує промінь на другу лінзу, що фокусує. Далі промінь потрапляє на фотодатчик, що перетворює світлову енергію на електричні імпульси. Сигнали з фотодатчика надходять на універсальний декодер.

Системи автоматичного стеження за поверхнею дискаі запис запису даних забезпечують високу точність зчитування інформації. Сигнал з фотодатчика як послідовності імпульсів надходить у підсилювач системи автоматичного регулювання, де виділяються сигнали помилок стеження. Ці сигнали надходять до системи автоматичного регулювання: фокусу, радіальної подачі, потужності випромінювання лазера, лінійної швидкості обертання диска.

Універсальний декодерє процесором для обробки сигналів, лічених з CD. До його складу входять два декодери, оперативний пристрій та контролер управління декодером. Застосування подвійного декодування дозволяє відновити втрачену інформацію обсягом до 500 байт. Оперативний пристрій виконує функцію буферної пам'яті, а контролер керує режимами виправлення помилок.

Інтерфейсний блокскладається з перетворювача цифрових даних аналогові сигнали, фільтра нижніх частот та інтерфейсу для зв'язку з комп'ютером. При відтворенні аудіоінформації ЦАП перетворює закодовану інформацію на аналоговий сигнал, який надходить на підсилювач з активним фільтром низьких частот і далі на звукову карту, яка пов'язана з навушниками або акустичними колонками.

Нижче наводяться експлуатаційні характеристики,які необхідно враховувати при виборі CD-ROM стосовно конкретних завдань.

Швидкість передачі даних(Data Transfer Rate - DTR) - максимальна швидкість, з якою дані пересилаються від носія в оперативну пам'ять комп'ютера. Це найважливіша характеристика приводу CD-ROM, яка практично завжди згадується разом із назвою моделі. Безпосередньо зі швидкістю передачі пов'язана швидкість обертання диска. Перші приводи CD-ROM передавали дані зі швидкістю 150 Кбайт/с, як і програвачі аудіокомпакт-дисків. Швидкість передачі даних наступних поколінь пристроїв, зазвичай, кратна цьому числу (150 Кбайт/с). Такі приводи отримали назву накопичувачів із дво-, три-, чотирикратною швидкістю тощо. Наприклад, 60-швидкісний привод CD-ROM забезпечує зчитування інформації зі швидкістю 9000 Кбайт/с.

Висока швидкість передачі даних приводу CD-ROM необхідна перш за все для синхронізації зображення та звуку. При недостатній швидкості передачі можливі пропуск кадрів відеозображення та спотворення звуку.

Однак подальше, понад 72-кратність, підвищення швидкості зчитування приводів CD-ROMнедоцільно, оскільки при подальшому підвищенні швидкості обертання CD не забезпечується необхідний рівень якості зчитування. І, крім того, з'явилася перспективніша технологія - DVD.

Якість зчитуванняхарактеризується коефіцієнтом помилок(Eror Rate) і є ймовірність отримання спотвореного інформаційного біта при його зчитуванні. Цей параметр відображає здатність пристрою CD-ROM коригувати помилки читання/запису. Паспортні значення цього коефіцієнта - 10 -10 -10 -12. Коли зчитуються дані із забрудненої або подряпаної ділянки диска, реєструються групи помилкових бітів. Якщо помилку не вдається усунути за допомогою завадового коду (застосовуваного під час читання/запису), швидкість зчитування даних знижується і відбувається багаторазовий повтор читання.

Середній час доступу (Access Time - AT) - це час (у мілісекундах), який потрібний приводу, щоб знайти на носії потрібні дані. Очевидно, що при роботі на внутрішніх ділянках диска час доступу буде меншим, ніж при зчитуванні інформації із зовнішніх ділянок. Тому в паспорті накопичувача наводиться середній час доступу, який визначається як середнє значення при виконанні декількох зчитувань даних з різних ділянок диска. У міру вдосконалення приводів CD-ROM середній час доступу зменшується, проте цей параметр значно відрізняється від аналогічного для накопичувачів на жорстких дисках (100 - 200 мс для CD-ROM і 7 - 9 мс для жорстких дисків). Це пояснюється важливими відмінностями конструкцій: в накопичувачах на жорстких дисках використовується кілька магнітних головок і їх діапазон механічного переміщення менше, ніж діапазон переміщення оптичної головки приводу CD-ROM.

Об'єм буферної пам'яті- це обсяг оперативного пристрою приводу CD-ROM, що використовується для збільшення швидкості доступу до даних, записаним на носії. Буферна пам'ять (кеш-пам'ять) є встановлювані на платі накопичувача мікросхеми пам'яті зберігання лічених даних. Завдяки буферній пам'яті, дані, розміщені в різних областях диска, можуть передаватися на комп'ютер з постійною швидкістю. Об'єм буферної пам'яті окремих моделей приводу CD-ROM – 512 Кбайт.

Середнє напрацювання на відмову- середній час у годиннику, що характеризує безвідмовність роботи приводу CD-ROM. Середнє напрацювання на відмову різних моделей приводів CD-ROM 50-125 тис. год, або 6 - 14,5 років цілодобової роботи, що значно перевищує термін морального старіння накопичувача.

У процесі розвитку накопичувачів на оптичних дисках розроблено цілу низку основних форматів запису інформації наCD.

ФорматCD- DA (Digital Audio) - цифровий аудіо компакт диск з часом звучання 74 хв.

ФорматISO 9660 - Найпоширеніший стандарт логічної організації даних.

ФорматHigh Sierra (HSG) запропонований в 1995 р. і забезпечує читання даних, записаних на диск форматі ISO 9660, за допомогою приводів всіх типів, що призвело до широкого тиражування програм на CD та сприяло створенню компакт-дисків, орієнтованих різні операційні системи.

ФорматPhoto- CD розроблений у 1990-1992 рр. та призначений для запису на CD, зберігання та відтворення статичної відеоінформації у вигляді високоякісних фотозображень. Диск формату Photo-CD містить від 100 до 800 фотозображень відповідних дозволів - 2048x3072 та 256x384, а також зберігає звукову інформацію.

Підручник

Реферат містить докладний і доступний для початківців (і не тільки для них!) користувачів ПК, а також для студентів середнього професійного та вищого навчального закладу.

Технічне та програмне забезпечення Центру та його використання в освітньому процесі станом на 11 січня 2011 року

Документ

Технічне забезпечення МОУ ДПО «Інформаційно-освітній Центр» загалом є достатнім набором технічного обладнання та програмних продуктівдля організації діяльності працівників Центру.

«Інформатизація освіти»

Підручник

Цей підручник призначений для підготовки студентів педагогічних вузів, а також перепідготовки педагогів у галузі освоєння методологією, технологіями та засобами інформатизації всіх видів освітньої діяльності.

HDD (Hard Disk Drive– пристрій керування жорсткими дисками, вінчестер, жорсткий диск, дисковод жорстких дисків, накопичувач на жорсткому магнітному диску (НМЗ), Hard Magmetic Disk Drive (HMDD)) використовується для збереження великих обсягів інформації користувача.

Рисунок 1. Розібраний жорсткий диск

Призначення

НЖМД є найбільш досконалим та складним пристроєм сучасного ПК. Його диски здатні вмістити багато мегабайт інформації, що передається із великою швидкістю. Основні принципи роботи жорсткогодиски під час його існування залишилися майже постійними. НЖМД поміщений у герметичний металевий корпус, який захищає дисковод від частинок пилу та захищає накопичувач від електромагнітних перешкод.

НЖМД служить для тривалого зберігання інформації, причому у процесі роботи дані можуть видалятися і записуватися. Жорсткий диск використовується для збереження великих обсягів інформації. Місткість жорстких дисків сучасних ПК становить кілька терабайт.

Історія

Перший жорсткий диск фірма $IBM$ створила $1973$ р. Він вміщував до $16$ Мбайт інформації. Диск складався з $30$ циліндрів, які були розбиті на $30$ секторів і позначався як $30/30$. За аналогією з автоматичними гвинтівками, які мали калібр $30/30$, цей диск отримав назву вінчестер.

Рисунок 2. НЖМД обсягом $44$ Мб ($1980$-е рр.)

Будова та принцип роботи НЖМД

Жорсткий диск поміщений у герметичну залізну коробку, в якій розміщені магнітні диски, блок головок для читання та запису та електродвигун.

Рисунок 3.

При включенні ПК електродвигун розкручує магнітний диск до швидкості кілька тисяч об/хв і диск обертається протягом усього часу, поки ПК включений.

Рисунок 4. Пристрій та принцип роботи НЖМД

Внаслідок високої швидкості обертання диска спеціальні магнітні головки, які записують та зчитують інформацію, «парять» над ним. При торканні головок до диска він швидко став непридатним.

Логічна структура магнітного диска

• завантажувальний сектор (boot record) – сектор із номером $0$, у якому міститься невелика програма, З допомогою якої ПК визначає можливість завантаження операційної системи з даного диска;
• таблиця розміщення файлів, де зберігаються відомості про розміщення файлів на диску;
• область даних (data area), яка служить безпосереднього зберігання даних і займає основну частину дискового простору.

Основні параметри жорсткого диска

Ємність – для настільних ПК від $40$ Гб до кількох Тб.

Швидкість читання даних.$IDE$ ($ATA$) має максимальну швидкістьпередачі даних $ 2,1-8,3 $ Мб / сек, $ EIDE $ ($ ATA-2 $) - $ 11,1-33,3 $ Мб / сек. Ця швидкість залежить від того, куди передаються дані: в регістри ЦП або безпосередньо в оперативну пам'ять (продуктивніший режим).

Швидкість обертання диска досягає $15\000$ про/хв. Швидкість обертання жорсткого диска переважно впливає скорочення середнього часу доступу (пошуку). Жорсткі диски обертаються безупинно навіть тоді, коли до них немає звернень, що підвищує швидкість передачі, т.к. при зверненні не витрачається час розгону диска.

Стандартні швидкості для настільних ПК $5\400$, $5\900$, $7\200$ та $10\000$ об/хв. У ноутбуках швидкість обертання менша – $4\200$, $5\400$ та $7\200$ об/хв.

Розмір кеш-пам'яті, в яку ПК поміщає дані, що найчастіше використовуються.

Фірма виробник. Виробництвом жорстких дисків займаються $7$ компаній: Fujitsu, Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba та Western Digital.При цьому кожна модель одного виробника має свої, тільки їй властиві особливості.

Інтерфейси підключення НЖМД

У сучасних ПК існують НЖМД із різними інтерфейсами підключення:

$IDE$ (або $ATA$) – інтерфейс підключення жорсткого диска до контролера за допомогою $40-$ або $80$-жильного шлейфу. До одного шлейфу можна підключити відразу $2$ пристрою, для чого потрібно зробити деякі додаткові опції.

Serial $ATA$ ($SATA$) – інтерфейс із вищою швидкістю, підтримуваний усіма сучасними системними платами. Дані передаються семижильним кабелем, накопичувачі конфігуруються автоматично без додаткових налаштувань.

$SCSI$ – продуктивний паралельний інтерфейс, який застосовується у системах з урахуванням сервера. Системні плати з підтримкою $SCSI$ зустрічаються рідко, тому для підключення $SCSI$-дисків необхідно встановити додатковий $SCSI$-контролер. В деяких сучасних системахзустрічається інтерфейс - $ SAS $ ( Serial Attached SCSI).

Вступ

Накопичувач жорсткий магнітний диск

Тенденція розвитку сучасних технологій характеризується незмінним підвищенням значення інформації. В даний час масово використовуються пристрої зовнішньої пам'яті персональних комп'ютерів для зберігання інформації. Іноді цінність інформації збереженої на пристроях зовнішньої пам'яті персональних комп'ютерів непорівнянна з вартістю даного пристрою. Збереження інформації, безперебійне функціонування систем зовнішньої пам'яті комп'ютера зумовлюють актуальність зазначеної проблеми та визначають вибір теми дипломного проекту.

Мета дипломного проекту: розкрити теоретичні та практичні основи діагностики та технології ремонту та налагодження засобів обчислювальної техніки (СВТ) та накопичувачів на жорстких магнітних дисках (НЖМД) персональних комп'ютерів.

Об'єкт дослідження дипломного проекту: накопичувач на жорстких магнітних дисках.

Предмет дослідження дипломного проекту: діагностика та технологія ремонту накопичувачів на жорстких магнітних дисках

Завдання дипломного проекту:

1. Провести аналіз пристроїв накопичувачів на жорстких магнітних дисках персональних комп'ютерів;

2. Розглянути пристрій та принцип дії накопичувачів на жорстких магнітних дисках персональних комп'ютерів;

Отримати початкові теоретичні та практичні навички діагностики та усунення неполадок накопичувачів на жорстких магнітних дисках персональних комп'ютерів.

Призначення, характеристики та принцип роботи накопичувачів на жорстких магнітних дисках

Види пристроїв зовнішньої пам'яті

Першою зовнішньою пам'яттю стала перфокарта - носій інформації як картки з паперу, картону, рідше з пластмаси, стандартних форми та розмірів, яку інформація наноситься пробивкою отворів (перфорацій). Перфораційні карти застосовують головним чином для введення та виведення даних в ЕОМ, а також як основний носій запису в перфораційних обчислювальних комплектах. Існує велика кількість видів карт, що відрізняються формою, розмірами, обсягом інформації, що зберігається, формою і розташуванням отворів. У СРСР використовували перфоровані карти в основному з 80 колонками (у застарілих моделях обчислювальних пристроїв зустрічалися 45-колонні), що виготовляються із щільного картону завтовшки 0,18 мм у вигляді прямокутника зі сторонами 187,4 та 82,5 мм. Для зручності підбирання та укладання лівий верхній кут карти зрізаний. Колонки розмічають поперек карти; уздовж карта розбивається на 12 рядків (10 основних та 2 додаткові). На одній перфорованій карті можна записати до 80 символів (приблизно 10-15 слів). Швидкість обробки машинних перфокарт досягає 2000 карт на 1 хв. Відтворення (зчитування) інформації здійснюється за допомогою електромеханічних зчитувачів або фотоелементів. За кордоном застосовували також перфокарти з 90, 40 та 21 колонкою з 6, 12 та 10 рядками відповідно. Різновид перфокарт - карти з крайової перфорацією, що застосовуються в інформаційних системах, і карти для автоматів, що пишуть.

Найпоширенішим пристроєм зовнішньої пам'яті на сучасних комп'ютерахстали накопичувачі на магнітних дисках (НМД), або дисководи. Пристрій для читання/запису на магнітний диск називається накопичувачем на магнітному диску (НМД) або дисководом. Інформацію зберігають на накопичувачах двох видів, залежно від дій, які потрібно виконати з даними. Для перенесення невеликих обсягів інформації використовують гнучкі магнітні диски (дискети), а тривалого зберігання великих обсягів інформації використовують накопичувачі на жорстких магнітних дисках (вінчестери).

Порівняно новим видом зовнішніх носіївє оптичні диски(інша їх назва – лазерні диски). На них використовується не магнітний, а оптико-механічний спосіб запису та читання інформації.

Спочатку з'явилися лазерні диски, на яких інформація записується лише один раз. Стерти чи перезаписати її неможливо. Такі диски називаються CD-ROM – Compact Disk-Read Only Memory, що в перекладі означає «компактний диск – тільки для читання». Пізніше були винайдені лазерні диски, що перезаписуються, - CD-RW. На них, як і на магнітних носіях, інформацію можна прати і записувати заново. Найбільшу інформаційну ємність зі змінних носіїв мають лазерні диски типу DVD-ROM. Обсяг інформації, що зберігається на них, може сягати десятків гігабайт.

Флеш-карта є портативними пристроями, призначеними для зберігання та швидкого перенесення даних з одного ПК на інший за допомогою підключення до порту USB. «популярні» моделі флеш-карта оснащені світлодіодом-індикатором читання/запису та блокуванням від запису. Також в комплекті можуть бути: кабель-подовжувач USB, компакт-диск із драйверами. Останнім часом флеш-карта стали дуже популярними і практично повсюдно витіснили 3,5-дискети. Флеш-карта стрімко набирають обсяг (їхня інформаційна ємність вже досягла 64 гігабайт і, мабуть, це не межа!) і дешевшають. При цьому зручність їх експлуатації поза конкуренцією. Серед переваг варто згадати також компактність, простоту використання та можливість гарячого підключення/відключення. Повною мірою оцінити зручність роботи з флеш-картами можна тільки на ПК з операційною системою від Windows 2000 і вище - в цьому випадку не потрібно встановлювати драйвер для роботи з флеш-картою, т.к. ОС скористається власною бібліотекою драйверів.

Накопичувачі на жорстких магнітних дисках (НЖМД)

Жорсткий магнітний диск (вінчестер, НЖМД – Hard Disk Drive) – постійна пам'ять, призначена для довготривалого зберіганнявсієї наявної в комп'ютері інформації. Операційна система, програми, що постійно використовуються, завантажуються з жорсткого диска, на ньому зберігається більшість документів.

Накопичувач на жорстких магнітних дисках (НЖМД) одна із ключових компонентів сучасного ПК. Від нього безпосередньо залежить продуктивність та надійність системи. Технології виготовлення жорстких дисків удосконалюються, розміри програм зростають, дані на комп'ютері накопичуються.

Основні параметри НЖМД

1. Ємність – накопичувача на жорстких магнітних дисках має об'єм від 40 Гб до 1024 Гб.

2. Швидкість читання даних. Середній сьогоднішній показник – близько 8 Мбайт/с.

Середній час доступу. Вимірюється в мілісекундах і позначає той час, який потрібний диску для доступу до будь-якої обраної вами ділянки. Середній показник – 9 мс.

Швидкість обертання диска. Показник, безпосередньо пов'язаний зі швидкістю доступу та швидкістю читання даних. Швидкість обертання жорсткого диска переважно впливає скорочення середнього часу доступу (пошуку). Підвищення загальної продуктивності особливо помітно під час вибірки великої кількості файлів.

Розмір кеш-пам'яті - швидкої буферної пам'яті невеликого об'єму, в яку комп'ютер містить найчастіше використовувані дані. Накопичувач на жорстких магнітних дисках має свою кеш-пам'ять розміром до 32 Мбайт.

Конструкція НЖМД

Жорсткий магнітний диск (вінчестер) складається з гермоблока (малюнок 1) та плати контролера (малюнок 2).

Малюнок 1 Гермоблок НЖМД

Малюнок 2 Плата контролера

Гермоблок

У гермоблоку розміщені всі механічні частини, на платі вся керуюча електроніка, за винятком передусилювача (попереднього підсилювача), розміщеного всередині гермоблока в безпосередній близькості від головок, що зчитують.

Диски виготовлені з алюмінію (іноді - з кераміки або скла) і покриті тонким шаром окису хрому. В даний час обсяг інформації, що зберігається на одному диску, може сягати 1024 Гбайт. Збоку шпинделя знаходиться поворотний позиціонер. З одного боку, коромисла розташовані звернені до дисків легкі магнітні головки, з другого - короткий хвостовик з обмоткою електромагнітного приводу. При поворотах коромисла позиціонера головки здійснюють рух дугою між центром і периферією дисків. Під дисками розташований двигун, який обертає їх із великою швидкістю. При обертанні дисків створюється потужний потік повітря, який циркулює по периметру гермоблока. Пил згубний на поверхні дисків, тому блок герметизований, повітря у ньому постійно очищається спеціальним фільтром (рис.3).

Рисунок.3 Фільтр

Для вирівнювання тиску повітря всередині та зовні у кришках гермоблоків робляться невеликі вікна, заклеєні тонкою плівкою. У ряді моделей вікно закривається повітропроникним фільтром. Обмотку позиціонера оточує статор, що є постійним магнітом. При подачі в обмотку струму певної величини та полярності коромисло починає повертатись у відповідну сторону з відповідним прискоренням. Динамічно змінюючи струм в обмотці, можна встановлювати позиціонер у будь-яке положення. При обертанні дисків аеродинамічна сила підтримує головки на невеликій відстанівід поверхні дисків. Головки ніколи не стикаються з зоною поверхні диска, де записані дані. На хвостовику позиціонера зазвичай розташована так звана магнітна клямка - маленький постійний магніт, який при крайньому внутрішньому положенні головок притягується до статора і фіксує коромисло в цьому положенні. Це так зване паркувальне положення головок, які при цьому лежать на поверхні диска, стикаючись з нею. У посадочній зоні дисків інформація не записується, тому прямий контакт із нею небезпечний. Майже всі сучасні жорсткі диски випускаються за технологією, що використовує магніторезистивний ефект. Завдяки цьому останній рік ємність дисків зростає швидкими темпами за рахунок підвищення щільності запису інформації.

Принцип роботи накопичувача на жорстких магнітних дисках нагадує принцип дії звичайного магнітофона, з тією різницею, що замість магнітної стрічки використовуються поверхні дисків, а натомість звукових сигналіввін записує та відтворює цифрові. Будь-який НЖМД і двох основних частин: гермоблока і контролера. Гермоблок, служить корпусом для розміщення всіх механічних частин НЖМД Контролер являє собою плату електроніки накопичувача на жорстких магнітних дисках і розміщується за межами гермоблок, як правило, в її нижній частині. У деяких накопичувачах на жорстких магнітних дисках, наприклад, у відомій серії Seagate Barracuda, контролер закритий додатковою металевою кришкою, що захищає електроніку від пошкоджень, а також служить радіатором для відведення тепла від мікросхем. Основу всієї конструкції становить міцний герметичний корпус, що оберігає точну внутрішню механіку від зовнішніх впливів. Усередині корпусу розміщується власне диск або набір з кількох дисків, що обертається електродвигуном; магнітні головки з механізмом їхнього переміщення, а також попередній підсилювач сигналу. Корпус заповнений очищеним повітрям від пилу. Для вирівнювання тиску всередині і зовні корпус має фільтр або має отвори, заклеєні плівкою, хоча іноді зустрічаються і повністю герметичні накопичувачі на жорстких магнітних дисках. При обертанні дисків створюється сильний потік повітря, який циркулює всередині корпусу і постійно очищається ще одним, внутрішнім фільтром від пилу, що зумів якимось чином потрапити всередину. Сучасні накопичувачі на жорстких магнітних дисках улаштовані дуже складно. До 90% вартості складає прецизійна механіка. Розглянемо докладніше кожну її частину. Магнітний диск є круглою пластиною з алюмінію, поверхня якої оброблена за найвищим класом точності. У побуті такого полірування не зустрінеш. Щоб надати пластинам магнітні властивості, їх поверхню покривають сплавом на основі хрому або вакуумним шаром, що напилюється, кобальту. Таке покриття має високу твердість, що добре, адже недавно диски були покриті шаром м'якого лаку на основі окису заліза, і він, на відміну від сучасних покриттів, легко пошкоджувався.

Для обертання дисків застосовується спеціальний електродвигун, чимось схожий на двигун флоппі-дисковода: нерухомий якір з обмотками і постійний магніт, що обертається. Основна відмінність його полягає у більш високій точності виготовлення та наявності спеціальних підшипників, які можуть бути як звичайними кульковими, так і більш досконалими; рідинними використовується спеціальне масло, що поглинає ударні навантаження, що збільшує довговічність двигуна. Рідкі підшипники мають нижчий рівень шуму і майже не виділяють тепло під час роботи. Крім того, деякі сучасні накопичувачі на жорстких магнітних дисках мають двигун, повністю занурений у герметичний посуд з маслом, що сприяє ефективному відводу тепла від обмоток.

Магнітна головка також є складною конструкцією, що складається з десятків деталей. Ці деталі настільки малі, що виготовляються методом фотолітографії так само, як і сучасні мікросхеми. Робоча поверхня керамічного корпусу головки відполірована такою ж високою точністю, як і диск. Привід головок є плоскою котушкою-соленоїдом з мідного дроту, поміщеною між полюсами постійного магніту і закріпленою на кінці важеля, що обертається на підшипнику. На іншому кінці знаходиться легка стрілка з магнітними головками. Котушка здатна переміщатися в магнітному полі під дією струму, що проходить через неї, переміщуючи одночасно всі головки в радіальному напрямку. Щоб котушка з головками не бовталася з боку в бік у неробочому стані, є магнітний фіксатор, який утримує головки вимкненого накопичувача на жорстких магнітних дисках на місці. У неробочому стані накопичувача головки знаходяться поблизу центру дисків, у «зоні паркування» і притиснуті до боків пластин легкими пружинами. Але варто дискам почати обертання – і потік повітря піднімає головки над поверхнею дисків, долаючи зусилля пружин.

Головки "спливають" і з цього моменту знаходяться над диском, зовсім не торкаючись його. Товщина повітряного прошарку між диском і головкою у сучасних накопичувачів на жорстких магнітних дисках - всього 0,1 мкм, що в 500 разів менше за товщину людського волосся. Так як механічний контакт голівки з диском відсутній, зношування дисків і головок не відбувається. Як мовилося раніше, всередині гермоблока також перебуває підсилювач сигналу, поміщений ближче до голівок, щоб зменшити наведення від зовнішніх перешкод. Він з'єднаний з головками гнучким стрічковим кабелем. Таким же кабелем підводиться живлення до рухомої котушки приводу головок, а іноді і двигуна. Через невеликий роз'єм все це господарство пов'язане із платою контролера.

Структурна схемаНЖМД

Структурну схему НЖМД представлено на аркуші 1 графічної частини дипломного проекту.

Контролер інтерфейсу одна із найскладніших елементів накопичувача. Він визначає швидкість обміну даними між НЖМД та хостом (системною платою). Також його називають HDC-контролером. До основних функцій HDC-контролера можна віднести:

1. читання сектора;

2. запис сектора;

3. пошук адресного маркера;

запис ідентифікатора;

Форматування сектора та доріжки;

Обробка та обслуговування команд від хост-системи;

формування сигналів інтерфейсу IDE;

Обслуговує буферну пам'ять.

) Сепаратор даних призначений, в основному, для очищення цифрового сигналу від шумів при читанні, для виділення сигналів синхронізації читання (RCLK) та запису (WCLK) та для формування потоку даних, призначених для запису, з урахуванням необхідних тимчасових затримок.

) Канал читання/запису формує сигнали управління магнітними головками, здійснюючи при цьому перетворення паралельного коду в послідовний при записі, і послідовного коду паралельний при читанні. При читанні цим модулем здійснюється перевірка коду CRC (контрольно-циклічний код) і при необхідності проводиться виправлення помилок.

) Керуючий мікропроцесор забезпечує виконання мікропрограми накопичувача, здійснюючи зчитування команд із ПЗУ. Відповідно до мікропрограми мікропроцесор управляє всіма компонентами НЖМД.

) VCM (звукова котушка) забезпечує переміщення та позиціонування блоку магнітних головок.

) Шпиндельний двигун забезпечує обертання магнітних дисків.

) Драйвер двигуна та VCM формує сигнали для керування двигуном, підтримуючи його швидкість постійної. Крім того, драйвером формується струм у котушці VCM, що дозволяє здійснювати її переміщення на задану величину

Файлові системи

Інформація на дисках записується в секторах фіксованої довжини, і кожен сектор та розташування кожного фізичного запису (сектору) на диску однозначно визначається трьома числами: номерами поверхні диска, циліндра та сектора на доріжці. І контролер диска працює з диском саме у цих термінах. А користувач бажає використовувати не сектори, циліндри та поверхні, а файли та каталоги. Тому операційна система або інша програма повинна при операціях з файлами та каталогами на дисках перевести у зрозумілі контролеру дії: читання та запис певних секторів диска. А для цього необхідно встановити правила, за якими виконується цей переклад, тобто насамперед визначити, як повинна зберігатися та організовуватися інформація на дисках.

Файлова система - це набір угод, визначальних організацію на носіях інформації. Наявність цих угод дозволяє операційній системі, іншим програмам та користувачам працювати з файлами та каталогами

Файлова система визначає:

1. як зберігаються файли та каталоги на диску;

2. які відомості зберігаються про файли та каталоги;

Як можна дізнатися, які ділянки диска вільні, а які – ні;

Формат каталогів та іншої службової інформації на диску.

Для використання дисків, записаних за допомогою деякої файлової системи, операційна система або спеціальна програмамає підтримувати цю файлову систему.

Інформація зберігається в основному на дисках, а файлові системи, що використовуються на них, визначають організацію даних саме на жорстких магнітних дисках.

У операційних системах сімейства MS Windows застосовуються такі файлові системи - FAT, FAT 32, NTFS.

1.7.1 Файлова система FATє найпростішим із підтримуваних Windows NT файлових систем. Основою файлової системи FAT є таблиця розміщення файлів, розміщена на самому початку тома. У разі пошкодження на диску зберігаються дві копії цієї таблиці. Крім того, таблиця розміщення файлів і кореневий каталог повинні зберігатися у певному місці на диску (для правильного визначення розташування файлів завантаження). Диск, форматований у файловій системі FAT, поділяється на кластери, розмір яких залежить від розміру тома. Одночасно зі створенням файлу в каталозі створюється запис та встановлюється номер першого кластера, що містить дані. Такий запис у таблиці розміщення файлів сигналізує у тому, що це останній кластер файлу, чи вказує наступний кластер.

Оновлення таблиці розміщення файлів має велике значення та потребує багато часу. Якщо таблиця розміщення файлів не оновлюється регулярно, це може призвести до втрати даних. Тривалість операції пояснюється необхідністю переміщення головок, що читають, до логічної нульової доріжки диска при кожному оновленні таблиці FAT. Каталог FAT не має певної структури, і файли записуються у першому виявленому вільному місціна диску. Крім того, файлова система FAT підтримує лише чотири файлові атрибути: "Системний", "Прихований", "Тільки читання" та "Архівний".

На комп'ютері під керуванням Windows NT у будь-якій із підтримуваних файлових систем не можна скасувати видалення. Програма скасування видалення намагається безпосередньо звернутися до обладнання, що неможливо при використання Windows NT. Однак якщо файл знаходився у розділі FAT, то, запустивши комп'ютер у режимі MS-DOS, видалення файлу можна скасувати. Файлова система FAT найкраще підходить для використання на дисках та розділах розміром до 200 МБ, тому що вона запускається із мінімальними накладними витратами.

Як правило, не варто використовувати файлову систему FAT для дисків та розділів, розмір яких більше 200 МБ. Це тим, що з збільшення розміру тома продуктивність файлової системи FAT швидко падає. Для файлів, розташованих у розділах FAT, неможливо встановити дозвіл. Розділи FAT мають обмеження за розміром: 4 ГБ під Windows NT та 2 ГБ під MS-DOS.

Файлова система FAT32

Для роботи з великими дисками було розроблено нову файлову систему FAT32. Microsoft вперше представляє файлову систему FAT32 в операційній системі Windows 95 OSR2. У цій файловій системі розрядність покажчика на кластер збільшується до 32 біт, що значно збільшує кількість кластерів, що підтримуються, і, отже, дозволяє зменшити їх розмір. Ви бачите, що розрядність вказівника становить 32 біти і, навіть використовуючи кластер 512 байт, ця файлова система може підтримувати диски 127,9 Гбайт. При використанні кластера 32 Кбайт вона може підтримувати диски до 2 Тбайт. На перший погляд може здатися, що тепер можна використовувати кластер розмірів в один блок (512 байт), зменшивши тим самим втрати в хвостах файлів майже до нуля, але використання таких малих кластерів все ж таки не вигідно з міркувань продуктивності. Ви пам'ятаєте, що інформація про розташування файлу кластерів міститься в FAT таблиці.

Чим менший розмір кластера, тим більше кластерів займе файл і тим більше записів з'явиться в таблиці і тим довше буде зчитування інформації про розташування файлу при доступі до нього. Ще один важливий момент. Під час роботи файлові таблиці переносяться в оперативну пам'ять. І це логічно. Адже рахувати з оперативної пам'яті інформацію про файл можна набагато швидше, ніж з жорсткого диска. При цьому чим менше розмір кластера, тим більше записів у файловій таблиці і, відповідно, більший її обсяг. А це, своєю чергою, впливає на вимоги до розміру оперативної пам'яті. Швидкодія системи FAT32 можна збільшити, збільшивши розмір кластера. Збільшуючи кластер удвічі, ми скорочуємо область FAT теж удвічі. У FAT32 дуже важлива для швидкодії область займає кілька Мбайт. Скорочення області FAT у кілька разів дасть помітне збільшення швидкодії, оскільки обсяг системних даних файлової системи сильно скоротиться - зменшиться час, затрачуване читання даних розташування файлів. Зворотний бік - суттєво зростають втрати дискового простору. Виходить замкнене коло: чим більший розмір кластера, тим вища швидкодія, але зростають і втрати дискового простору; що менше розмір кластера, тим паче економно витрачається дисковий простір, але катастрофічно падає швидкодія.

Тому мінімальний кластер FAT32 був обраний розміром 4 Кбайт, як компроміс між ефективністю зберігання даних і продуктивністю. Оскільки ця файлова система призначалася для роботи з великими дисками, розглянемо її з цього боку. Великі диски необхідні для зберігання великих обсягів даних. Зі збільшенням числа файлів зростатиме і розмір таблиці їх розміщення. Оскільки перегляд таблиці лінійний, то певний момент швидкодія дискових операцій значно впаде. А це дуже неприємний момент. У Windows XP/2000 максимальний розмір розділу, який можна відформатувати за допомогою FAT32, дорівнює 32 Гбайт, незважаючи на теоретичну межу 4 Тбайт.

Мабуть, Microsoft знайшла ту точку, далі за яку йти не має сенсу. Незважаючи на це, ви можете працювати з розділами FAT32 більше 32 Гб, якщо вони були відформатовані за допомогою іншої ОС. Розглянемо деякі особливості FAT32. У FAT32 були розширені атрибути файлів, що дозволяють зберігати час і дату створення, модифікації та останнього доступу до файлу або каталогу. Кореневий каталог у FAT32 більше не розташовується в певному місці, натомість зберігається покажчик на початковий кластер кореневого каталогу. В результаті знімається обмеження, що існувало раніше, на число записів у кореневому каталозі. Крім того, для обліку вільних кластерів, у зарезервованій області на розділі FAT32 є сектор, що містить число вільних кластерів та номер останнього використаного кластера. Це дозволяє системі виділення наступного кластера не перечитувати наново всю таблицю розміщення файла.

Файлова система NTFS

З погляду користувача файлова система NTFS організовує файли за каталогами і сортує їх як і, як і HPFS. Однак, на відміну від FAT та HPFS на диску немає спеціальних об'єктів і відсутня залежність від особливостей встановленого обладнання (наприклад, сектор розміром 512 байт). Крім того, на диску відсутні спеціальні сховища даних (таблиці FAT та суперблоки HPFS).

Для забезпечення надійності файлової системи NTFS особлива увага була приділена трьом основним питанням: здатності до відновлення, усунення непереборних помилок одного сектора та екстреному виправленню. відновлення NTFSвідстежує всі транзакції щодо файлової системи. Виконання команди CHKDSK у файловій системі FAT або HPFS служить для перевірки послідовності покажчиків у межах каталогу, розміщення та таблиці файлів. Файлова система NTFS зберігає журнал операцій із цими компонентами. Таким чином, для відновлення зв'язності системи необхідно за допомогою команди CHKDSK виконати відкат транзакцій до останньої точки фіксації. При використанні FAT або HPFS збій сектора, в якому зберігається один із спеціальних об'єктів файлової системи, призводить до виникнення непереборної помилки одного сектора.

У NTFS ця проблема вирішується двома способами. По-перше, спеціальні об'єкти не використовуються, а всі об'єкти, що є на диску, відстежуються і захищаються. По-друге, існує кілька копій (число залежить від розміру тома) основної таблиці файлів Подібно до версій HPFS для OS/2, NTFS підтримує екстрене виправлення.

Основне призначення конфігурації операційної системи Windows NT на будь-якому рівні є забезпечення платформи, яку можна використовувати як модуль при побудові інших систем, і NTFS не є винятком. Ця файлова система є гнучкою платформою з широкими функціональними можливостями, які можуть використовувати інші файлові системи. Крім того, у NTFS повністю реалізована модель безпеки Windows NT та підтримка кількох потоків даних. Файл даних перестав бути окремим потоком даних. Також користувачі можуть додавати власні атрибути файлів.

По-перше, в NTFS значно - до 2^64 байт (16 екзабайт або 18446744073709551616 байт) - збільшено допустимий розділ файлів і томів. У NTFS для вирішення проблеми фіксованого розміру сектора знову застосовано концепцію кластерів, раніше використану у файловій системі FAT. Це було зроблено для поліпшення апаратної незалежності операційної системи Windows NT під час використання з жорсткими дисками, виготовленими за іншою технологією. Таким чином, була прийнята думка, що розподіл диска на сектори розміром 512 не завжди є оптимальним. Розмір кластера визначається кратним числом одиничних блоків жорсткого диска.найкраще підходить для використання з томами розміром більше 400 МБ. Зі збільшенням розміру тому продуктивність файлової системи NTFS не падає, як у FAT. Завдяки можливості відновлення в NTFS відсутня необхідність використання будь-яких програм відновлення диска.

Через додаткову витрату дискового простору файлову систему NTFS не рекомендується використовувати з томами розміром менше 400 МБ. Така витрата пояснюється необхідністю зберігання системних файлів NTFS (у розділі розміром 100 МБ для цього потрібно близько 4 МБ). В даний час NTFS немає вбудованого шифрування файлів. Отже, можна завантажити MS-DOS (або іншу операційну систему) і скористатися низькорівневою програмою редагування диска для перегляду даних, що зберігаються в томі NTFS. За допомогою файлової системи NTFS не можна форматувати дискети. Windows NT форматує дискети за допомогою FAT, оскільки обсяг службової інформації, необхідної для функціонування NTFS, не міститься на дискеті.

Технологія S.M.A.R.T.

З часом зношуються головки, підшипники, старіють фільтри, магнітна поверхня дисків та електронні компоненти. І хоча інженери, що розробляють накопичувачі, роблять все можливе для того, щоб їхній виріб служив багато років, але може статися, що НЖМД вийдуть з ладу. Добре, якщо на диску були лише програми та іграшки, які можна легко відновити з дистрибутивів. Але найчастіше буває так, що поломка накопичувача застає зненацька користувача, після чого з'ясовується, що там було щось важливе і унікальне. Саме так і було кілька років тому, коли користувач міг тільки здогадуватися про те, що чекає його НЖМД у недалекому майбутньому, орієнтуючись на вік накопичувача, поява нових поганих секторівта власну інтуїцію. Цей спосіб був дуже неточним, так як вік накопичувача лише побічно характеризує його зношування, набагато більше значення мають такі фактори, як кількість включень, висока робоча температура, механічні удари та тютюновий дим у повітрі.

Тому провідними виробниками жорстких дисків була розроблена технологія, що дозволяє об'єктивно оцінити стан усіх систем накопичувача на жорстких магнітних дисках і досить точно спрогнозувати час виходу з ладу. Ця технологія дістала назву S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Reporting Technology) і є у всіх сучасних НЖМД. Незважаючи на складність назви, принцип її дії досить простий.

Коли працює накопичувач, його мікропроцесор веде підрахунок циклів увімкнення-вимкнення, кількість відпрацьованих годин, фіксується час розкручування двигуна до номінальної швидкості, число помилок читання, число новостворених збійних секторіві багато іншого. Крім того, за допомогою спеціальних датчиків визначається температура пристрою, кількість отриманих ударів і т. д. Усі дані автоматично, без участі користувача, заносяться до спеціальної таблиці на диску і періодично оновлюються. Ще вони постійно порівнюються із гранично допустимими значеннями, перевищення (або навпаки) яких вказує на серйозні неполадки накопичувача.

Ця таблиця називається таблицею SMART-параметрів і може бути переглянута користувачем будь-коли, навіщо існує спеціальна утиліта. Наприклад, НЖМД Speed ​​або SMARTUDM Ці програми безкоштовні та мають опис російською мовою. Запускати їх слід з MS-DOS, скориставшись системною дискетою, завантажувальним CD-ROM або натиснувши F5 завантаженні Windows 98. Зверніть особливу увагу на те, що деякі значення наведені в шістнадцятковій системі і, щоб визначити, наприклад число включень, потрібно перевести їх у десяткову (це можна зробити калькулятором Windows). Існують такі програми і для Windows, наприклад S.M.A.R.T. Vision, проте багато хто з них працює неправильно з деякими накопичувачами та зовнішніми контролерами, тому всерйоз сприймати їх не варто.

Технологія Dual Wave

Технологія розроблена фірмою Maxtor і широко застосовується у її лінійці жорстких дисків. У контролері диска вперше застосовано два процесори. Цифровий сигнальний процесор (DSP) управляє приводами, відповідає за операції читання-запису та корекції помилок. RISC-процесор власної розробки Maxtor оптимізований для операцій вводу-виводу та обробки команд інтерфейсу ATA. Обидва процесори мають вільний доступ до буфера даних та шини обміну даними між собою. Технологія DualWave дозволяє значно підвищити ефективність роботи з файлами великого обсягу (відео, тривимірні ігри, бази даних). Наприклад, жорсткий диск DiamondMax 6800 зі швидкістю обертання 5400 об/хв, оснащений блоком DualWave, на багатьох тестах впевнено випереджає звичайні диски зі швидкістю обертання 7200 об/хв. До того ж диски Maxtor з контролером DualWave виявилися одними з найбезшумніших.

Технологія Data Lifeguard

Одним з ранніх SMART-розширень і поліпшень є технологія Data Lifeguard розроблена і використовувана компанією Western Digital у своїх накопичувачах. Її суть полягає у створенні системи збільшення надійності зберігання інформації, тобто. того, чого SMART, що працює у напрямку загальної діагностики стану приводу, не обіцяла. Звичайними причинами втрати інформації у функціонуючого накопичувачі стають помилки запису, що унеможливлюють подальше читання та відновлення даних, поступове зношування поверхні, зниження її магнітних властивостей.

Це і є сутністю технології Data Lifeguard. На холостому ходу накопичувача проводиться пошук і перепризначення збійних секторів, відновлення, якщо представляється можливим, їх інформації та запис її в нове місце. Тести запускаються після того, як накопичувач напрацював з часу проведення останнього тесту 8 годин та за відсутності до нього звернень протягом 15 секунд. Функціонує система наступним чином: при читанні будь-якого сектора можливе виникнення помилки, яка може бути обумовлена ​​поганою читальністю сектора (нестабільний сектор), помилкою під час запису даних у сектор, іншими випадковими зовнішніми умовами або може бути відзначений слабкий рівень сигналу. В останньому випадку, буде спроба пожвавлення даних - дані будуть по новій записані в цей же сектор, з подальшим їх контрольним читанням.

Якщо рівень сигналу раніше низький - то, очевидно, є знос/дефект магнітного шару, і дані з нього будуть переміщені в нове місце, а цей буде позначений як дефектний. Аналогічні дії будуть вжиті і в інших названих випадках, але при повторному зверненні випадкова помилка не повторитися і з сектором нічого не відбудеться, а обумовлена ​​першими двома з великою часткою ймовірності проявитися знову, і тоді буде спроба їх відновлення за наявними коригуючими кодами (ECC , Error Correction Code). У разі удачі дані будуть записані у нове місце, а застарілі позначається як дефектні. Ну а у разі невдачі, на жаль, користувач залишиться без даних. При роботі Data Lifeguard використовує функції SMART, але на відміну від неї, функціонує завжди, навіть коли SMART вимкнено. У випадку, якщо накопичувач виявиться зайнятий Data Lifeguard тестами, коли надійде зовнішня команда, тест буде припинено і відновлено після 15 роботи після 15 секунд не активності.

Час необхідний на тест поверхні варіюється від моделі до моделі і в середньому становить менше 1 хвилини на гігабайт. Лічильник часу від тесту до тесту не обнулюється при відключенні живлення. Помилки, що виникають, протоколюються. Загалом, треба сказати, що це справді крок уперед. Користувач позбавляється необхідності самостійно проводити тест поверхні диска, який до того ж багато хто часто не робив і навіть не підозрює що це таке (після появи SMART III, особливо Data Lifeguard це виправдано). Значно знижується ймовірність втрати даних, крім того, можливе навіть якесь підвищення продуктивності завдяки тому, що з використання на ранніх стадіях виключаються сектори, що невпевнено читаються, і не виникає необхідності повторного читання. Одна тонкість технології полягає в тому, що вона, схоже, перевіряє лише сектори, що використовуються, невикористовується поверхня залишається без перевірки.

Пошук несправностей НЖМД