Сообщение об магнитном диске

Обновлено: 30.06.2024

Разработка накопителей на основе магнитных дисков началась ещё в первой половине прошлого века, но в массовое производство они не шли из-за своей дороговизны и физических размеров. Лишь в 70-е года были представлены первые потребительские дискеты. 8" диск из полимеров помещался в пластиковый корпус с отверстием посередине и с краю для чтения / записи, и всё это хранилось в бумажном конверте. Забавно был выбран размер. Почему именно 8", а не 9 или 7? Есть байка, что два сотрудника подразделения IBM, разрабатывающего дискеты, сидели в баре и думали, какого же размера должен быть готовый продукт, а на барной стойке и на столах лежали салфетки квадратной формы со стороной как раз 8", и господа разработчики решили, что раз такой размер настолько популярен, то его и нужно использовать. В современные корпуса дискеты такого размера не поместятся.

Позже появились дискеты размером 5¼", и он был обусловлен уже вполне практическими соображениями - именно такой размер позволял разместить дисковод как горизонтально, так и вертикально в корпусах того времени. Данный стандарт для корпусов соблюдается до сих пор. Оптические дисководы выпускаются в нём, и "пятидюймовые карманы" присутствуют в каждом полноразмерном корпусе. Ну а дальше дискеты ещё раз уменьшили до 3½″, а также заменили бумажную упаковку на жёсткую пластиковую и снабдили шторкой для защиты прорези чтения / записи. Данное уменьшение размера и утяжеление конструкции было нужно для того, чтобы дискеты помещались в карманы, в частности, в карманы рубашек.

Кроме того, существовал ряд других стандартов дискет, но, поскольку они не были широко распространены, останавливаться на них не будем.

Дискеты в основном были предназначены для транспортировки информации, хотя нередко использовались и в качестве основных накопителей, вмещая порой, помимо операционной системы, набор утилит, программ и даже несколько игр, но всё-таки в качестве стационарных устройств были рекомендованы специально разработанные для этих целей накопители на жёстких магнитных дисках, прозванные винчестерами.

Жёсткие диски развивались параллельно с дискетами, и если современный винчестер нетрудно транспортировать (чем и занимались, когда Интернет был ещё недоступен, а объёмы информации уже выросли), то первые жёсткие диски перевезти было не так уж и просто.

Будучи основанными на том же принципе, жёсткие диски совмещали в одном устройстве множество блинов и головок для чтения / записи, в результате чего их объёмы были и остаются заметно выше других накопителей. Желание вместить побольше данных путём увеличения плотности привело к хрупкости конструкции, и долгое время винчестеры боялись падения. Очень боялись. Жёсткий диск форм-фактора 3.5", брошенный с высоты 10-15 сантиметров, с высокой вероятностью выходил из строя или, как минимум, требовал ремонта. Хотя уже в XXI веке предпринимались попытки сделать противоударный жёсткий диск, и такой даже прошёл ряд испытаний, где образцы выбрасывали с самолёта, но дороговизна технологии не могла конкурировать с начинающими тогда победоносное шествие твердотелыми накопителями.

Немагнитные диски

В 1964 году два советских учёных Александр Прохоров и Николай Басов были удостоены Нобелевской премии за разработку технологии "холодного" лазера, которая впоследствии легла в основу принципа записи как аналоговой, так и цифровой информации на лазерные диски всех возможных форматов, а также нашла применение во множестве других устройств. Первые диски были аналоговыми и предназначались для записи и воспроизведения звука и видео. Аналоговые диски не прижились, а запись звука, хотя уже и цифрового, на носители данного класса активно производится и сейчас, несмотря на то, что в домашних компьютерах утройство работы с этими носителями сейчас почти и не встретишь.

При переходе на цифру диски стали пригодны для записи любой информации, и они очень быстро вытеснили бы дискеты благодаря своим невероятным по тем временам объёмам, но проблема была в процедуре записи, которая стала доступна на домашнем оборудовании совсем не сразу.

Поскольку компакт-диск изначально разрабатывался для аудио-видеоинформации, то система коррекции ошибок, вызванных в частности царапинами, была разработана таким образом, чтобы мелкие повреждения не наносили вреда, а в случае более крупных - была возможность восстановить сигнал по "соседним" данным. К сожалению, с произвольными двоичными данными это не всегда применимо. Долгое время считалось, что информация на таком диске может храниться продолжительное время, если, конечно, не было физических повреждений, поэтому нередко на компакт-дисках можно было увидеть надписи о гарантии чтения в 20-30 лет, а то и о пожизненной гарантии:

-- Я у вас вчера диск купил. Он на гарантии, а сегодня уже "сдох"
-- А какая гарантия?
-- Пожизненная
-- Раз "сдох", значит гарантия кончилась

По прошествии тех самых 20-30 лет выяснилось, что диски деградируют, и поэтому их нельзя использовать в качестве хранилища архивных сведений. Даже диск, хранящийся в нормальных для него условиях, через пару десятилетий с весьма высокой вероятностью не прочитается полностью или частично.

Когда ёмкости дисков стало недостаточно, старались её увеличить, что принесло некоторые успехи - с 650 Мб до 700 и даже до 800 и 900 мегабайт, хотя последние были не так надёжны, и не каждое устройство было способно с ними работать, но позже благодаря использованию красного лазера с меньшей длиной волны, а, соответственно, и меньшим шагом дорожки, на диск такого же физического размера удалось записать более 4 гигабайт. Это эпоха DVD - последних массовых лазерных дисков.

DVD очень понравился кинопрокатчикам, и многие считают, что буква "V" в названии означает "видео", а полностью название "Цифровой видеодиск". На самом деле, это не так, и DVD изначально разрабатывались, как многоцелевые носители информации ( D igital V ersatile D isc).

В начале века именно такие диски правили балом. Как и CD, диски DVD были представлены не только устройствами для чтения, но и однократно записываемыми DVD(CD)-R и перезаписываемыми DVD(CD)-RW, и, хотя для этих дисков требовалось другое оборудование, цены на него достаточно быстро упали до приемлемых, что привело к полному вытеснению CD-приводов.

Дальнейшая эволюция данного класса накопителей произвела на свет формат, который не успел стать популярным - Blu-ray Disc. Используя ещё меньшую длину волны, на диск теперь можно было записать от 25 гигабайт данных и выше, а в перспективе нам обещали диски по 250 гигабайт. Казалось бы, вот оно, счастье.

Тем не менее, как и всё новое, BRD и устройства работы с ними были в начале пути дороги, а Интернет уже пришёл в каждый дом. Кроме того, росли объёмы флешек, и эта технология осталась востребована в малой степени.

Магнитные диски компьютера служат для длительного хранения информации (она не стирается при выключении ЭВМ). При этом в процессе работы данные могут удаляться, а другие записываться.

Выделяют жесткие и гибкие магнитные диски. Однако гибкие диски в настоящее время используются уже очень редко. Гибкие диски были особенно популярны в 80-90-х годах прошлого столетия.

Гибкие диски (дискеты), называемые иногда флоппи-дисками (Floppy Disk), представляют собой магнитные диски, заключенные в квадратные пластиковые кассеты размером 5,25 дюйма (133 мм) или 3,5 дюйма (89 мм). Гибкие диски позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, делать архивные копии информации, содержащейся на жестком диске.

Информация на магнитный диск записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических дорожек. При записи или чтении информации магнитный диск вращается вокруг своей оси, а головка с помощью специального механизма подводится к нужной дорожке.

Дискеты размером 3,5 дюйма имеют емкость 1,44 Мбайт. Данный вид дискет наиболее распространен в настоящее время.

В отличие от гибких дисков жесткий диск позволяет хранить большие объемы информации. Емкость жестких дисков современных компьютеров может составлять терабайты.

Первый жесткий диск был создан фирмой IBM в 1973 году. Он позволял хранить до 16 Мбайт информации. Поскольку этот диск имел 30 цилиндров, разбитых на 30 секторов, то он обозначался как 30/30. По аналогии с автоматическими винтовками, имеющими калибр 30/30, этот диск получил прозвище "винчестер".

Жесткий диск представляет собой герметичную железную коробку, внутри которой находится один или несколько магнитных дисков вместе с блоком головок чтения/записи и электродвигателем. При включении компьютера электродвигатель раскручивает магнитный диск до высокой скорости (несколько тысяч оборотов в минуту) и диск продолжает вращаться все время, пока компьютер включен. Над диском "парят" специальные магнитные головки, которые записывают и считывают информацию так же, как и на гибких дисках. Головки парят над диском вследствие его высокой скорости вращения. Если бы головки касались диска, то из-за силы трения диск быстро вышел бы из строя.

При работе с магнитными дисками используются следующие понятия.

Дорожка – концентрическая окружность на магнитном диске, которая является основой для записи информации.

Цилиндр – это совокупность магнитных дорожек, расположенных друг над другом на всех рабочих поверхностях дисков винчестера.

Сектор – участок магнитной дорожки, который является одной из основных единиц записи информации. Каждый сектор имеет свой собственный номер.

Кластер - минимальный элемент магнитного диска, которым оперирует операционная система при работе с дисками. Каждый кластер состоит из нескольких секторов.

Внешняя память – предназначена для долговременного хранения большого объема информации. Это энергонезависимая память, так как в ней хранится информация независимо от того подключен компьютер или нет к источнику электрического питания. В качестве внешней памяти компьютера используются различные диски, на которых хранится информация. Их и называют носителями информации.

В настоящее время используется три вида носителей информации:

Магнитные диски – это диски, покрытые с двух сторон тонкой пленкой из магниточуствительного материала. Поверхности диска, на которые наносится информация, называются рабочими поверхностями.

Конструктивно магнитные диски выполняются двух видов:

Жесткие магнитные диски

Жесткие диски выполнены из твердого, но легкого металлического сплава. На жестких дисках выполнена внешняя память компьютера.

Она представлена устройством, называемым винчестер. Винчестер размещается в системном блоке компьютера и представляет собой несколько жестких магнитных дисков, закрепленных на общей оси. Вся эта конструкция помещается в корпус, называемый гермоблоком. Вопреки распространенному мнению этот корпус не является герметичным и сообщается с окружающим воздухом через специальный фильтр.

Это очень важный момент, так как при полной его герметичности любой перепад давления, например перевозка винчестера в грузовом отсеке самолета, привела бы к деформации корпуса винчестера и порче прецизионного механизма. Задача этого фильтра состоит в задерживании твердых частиц, находящихся в воздухе и недопущении их попадания вовнутрь гермоблока. Другой фильтр, располагаемый внутри корпуса, улавливает частицы, отлетающие от поверхности диска.

Информация на магнитных дисках размещается вдоль концентрических окружностей, называемых дорожками. Каждая дорожка делится на определенное количество участков, называемых секторами. Сектор хранит минимально доступное количество информации. Объем информации, размещаемой в секторе, составляет 512 байт. Один или несколько секторов, расположенных подряд, образуют кластер. Кластер – это минимальная единица информации, которая может быть записана или считана с диска.

Доступ к информации на магнитном диске определяется четырьмя координатами:

- номер стороны диска,

Такой доступ называют доступом на физическом уровне. На диске информация хранится в виде файлов. Файл – это любая информация, имеющая имя и размещенная на носителе информации. При поиске нужной информации пользователь не указывает ее координаты, а дает ее имя. По имени файла операционная система компьютера ищет его физическое место на диске, которое указывается в специальных служебных таблицах. Следует иметь в виду, что сектора с содержанием какого – либо файла совсем не обязательно располагаются рядом в одном месте диска. При записи система активно использует свободные места. В результате отдельные части файла могут располагаться в различных частях диска. Операцией перемещения головок управляет контроллер накопителя.

В винчестере используются диски одного диаметра и располагаются друг под другом. Дорожки одного диаметра на различных дисках образуют цилиндр. Количество цилиндров, число дорожек на нем, а также количество секторов на дорожке определяет формат диска. Формат винчестера задается при его конструировании и никакому изменению не подлежит. Форматирование (разметка) винчестера всегда выполняется на заводе–изготовителе с использованием высокоточного стенда. Устройство диска и размещение дорожек на нем приведено на рис. 2.1

Рис.2.1 Схема разметки диска

Перед записью информации на вновь изготовленный магнитный диск его следует отформатировать, то есть разметить на дорожки и секторы. Это делается для того, чтобы сделать дисковую поверхность адресуемой.

При форматировании вся дисковая поверхность разделяется на две области:

В системной области находятся:

– загрузочная запись, в которой размещается системный загрузчик и блок параметров диска, определяющий формат диска;

– таблица размещения файлов (File Allocation Table – FAT), которая представляет собой карту области данных. В этой карте записывается состояние каждого кластера и устанавливается цепочка кластеров, занимаемых одним файлом. Файл занимает целое число кластеров, при этом последний кластер может быть задействован не полностью. Каждый элемент FAT содержит либо номер следующего кластера, принадлежащего одному файлу, либо специальный код:

– 0 – кластер свободен,

– 65521 – кластер дефектный,

– 65522 – кластер последний в файле.

В связи с особой важностью FAT хранится на диске в двух экземплярах:

– корневой каталог, в котором хранится информация о каждом файле (время создания, дата создания, размер) и номер кластера, указывающий физическое расположение файла или каталога в области данных. При удалении файла происходит не физическое стирание информации, а удаление только первого символа имени файла, после этого такой файл становится недоступным для стандартных команд операционной системы, и кластеры, которые файл ранее занимал, объявляются свободными. Информация на этих участках диска хранится до тех пор, пока в них не будет помещена новая информация.

В области данных размещается вся информация, из которой состоят файлы.

Рис. 2.2. Схема записи и чтения информации с магнитных дисков.

На рис.2.2 приведена схема, позволяющая понять принцип записи и чтения информации на магнитные диски. При записи информации над дорожкой устанавливается магнитная головка, на расстоянии над поверхностью диска исчисляемом микронами. Головка представляет собой магнитопровод, на который намотана обмотка. В определенный момент времени в обмотку подается импульс напряжения одной полярности. Этот импульс порождает в обмотке импульс тока, а тот, в свою очередь, импульс магнитного потока.

Магнитный поток замыкается по магнитопроводу головки, проходит через воздушный зазор и через участок магнитной поверхности диска, находящегося в этот момент под магнитной головкой. Этот участок дорожки на магнитном диске намагничивается соответствующей полярностью. При подаче на головку импульса другой полярности, другой участок диска намагничивается противоположной полярностью. Участок, намагниченный одной полярностью, воспринимается как логическая единица, а участок, намагниченный противоположной полярностью, воспринимается как логический нуль. Таким методом записывается информация в закодированном виде.

При чтении информации все действия происходят в обратном порядке. Намагниченный участок диска, перемещаясь под магнитной головкой, наводит в ее обмотке импульс э.д.с. одной или другой полярности, что воспринимается как логическая единица или логический нуль.

Объем современных винчестеров исчисляется десятками Гбайт.

Гибкие магнитные диски

В качестве переносных носителей информации используются гибкие магнитные диски, называемые дискетами. Они выполняются на пластиковой основе и имеют диаметр 89 мм или 3.5 дюйма. Для предохранения рабочих поверхностей магнитного диска от случайных разрушений диск помещают в жесткий пластиковый конверт, который практически полностью закрывает рабочие поверхности диска. В нижнем углу конверта имеется переключатель защиты диска от записи. При положении переключателя в нижнем положении запись новой информации на дискету, а также удаление имеющейся информации становится невозможной.

Предельный объем хранимой информации этих дискет составляет 1.44 Мбайт. Перед нанесением информации на дискету в первый раз ее следует разметить, то есть отформатировать. Форматирование дискет осуществляется с помощью специальных программ. Операционная система Windows, устанавливаемая при продаже компьютера, содержит такую программу. Принцип разметки и нанесения информации на дискеты такой же, как и на жестких дисках, описанный выше.

Для работы с дискетами в компьютере предусмотрено устройство, называемое дисководом. Дисковод размещается в системном блоке, на передней его панели имеется щель, в которую вставляется дискета. При полностью вставленной дискете ее подвижная металлическая шторка отодвигается, открывая щель доступа магнитных головок к рабочим поверхностям для выполнения чтения или записи информации. При выполнении операций чтения или записи информации магнитные головки с помощью специального микродвигателя перемещаются в радиальном направлении от внешней границы дискеты к ее центру и наоборот. При этом сам магнитный диск вращается со скоростью порядка 300 об/мин. Для ориентации правильного расположения диска на его конверте располагается стрелка. Правильное положение вставленной в дисковод дискеты соответствует состоянию, когда эта стрелка находится на верхней поверхности, в левом углу впереди.

Недостатком магнитных дисков следует считать потерю или искажение информации при попадании этих дисков в магнитные поля, что приводит к размагничиванию диска. Такие случаи возможны, если дискета находится рядом с включенным электродвигателем или трансформатором, которые создают магнитные поля рассеивания.

Внешняя память

В настоящее время используется три вида носителей информации:

Конструктивно магнитные диски выполняются двух видов:

Жесткие магнитные диски

Доступ к информации на магнитном диске определяется четырьмя координатами:

- номер стороны диска,

Рис.2.1 Схема разметки диска

При форматировании вся дисковая поверхность разделяется на две области:

В системной области находятся:

– 0 – кластер свободен,

– 65521 – кластер дефектный,

– 65522 – кластер последний в файле.

В связи с особой важностью FAT хранится на диске в двух экземплярах:

В области данных размещается вся информация, из которой состоят файлы.

Рис. 2.2. Схема записи и чтения информации с магнитных дисков.

Объем современных винчестеров исчисляется десятками Гбайт.

Гибкие магнитные диски

МАГНИ́ТНЫЙ ДИСК, магнитный носитель (накопитель) данных или внешнее устройство компьютера, предназначенное для долговременного хранения информации. На М. д. данные наносятся посредством магнитной записи . В зависимости от материала немагнитной основы диска различают гибкие (на пластиковой основе, см. Дискета ) и жёсткие М. д. Жёсткий М. д. представляет собой круглую пластину из алюминия или его сплавов, иногда из керамики или спец. стекла, покрытую (как правило, с обеих сторон) магнитным слоем (напр., оксидами Fe, Cr). Поверхность М. д. разделена на концентрич. дорожки, которые, в свою очередь, делятся на сектора, предназначенные для хранения данных. Каждый сектор содержит также ряд служебных полей (напр., маркер, код коррекции ошибок). Доступ к к.-л. сектору осуществляется по его индивидуальному номеру или по комбинированному, состоящему, напр., из номера дорожки и номера сектора на этой дорожке (т. н. произвольный доступ).

Накопи́тель на жёстких магни́тных ди́сках, НЖМД, жёсткий диск, винче́стер (англ. Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD ; в просторечии винт, хард, харддиск) — энергонезависимое перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах.

Содержание

Характеристики

Интерфейс (англ. interface ) — набор, состоящий из линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил обмена. Современные накопители могут использовать интерфейсы Serial ATA, SAS, FireWire, Fibre Channel.

Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension ) — почти все современные (2001—2008 года) накопители для персональных компьютеров и серверов имеют размер либо 3,5, либо 2,5 дюйма. Последние чаще применяются в ноутбуках. Так же получили распространение форматы — 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в формфакторах 8 и 5,25 дюймов.

Время произвольного доступа (англ. random access time ) — время, за которое винчестер гарантированно выполнит операцию чтения или записи на любом участке магнитного диска. Диапазон этого параметра невелик от 2,5 до 16 мс, как правило, минимальным временем обладают серверные диски (например, у Hitachi Ultrastar 15K147 — 3,7 мс [4] ), самым большим из актуальных — диски для портативных устройств (Seagate Momentus 5400.3 — 12,5 [5] ).

Скорость вращения шпинделя (англ. spindle speed ) — количество оборотов шпинделя в минуту. От этого параметра в значительной степени зависят время доступа и скорость передачи данных. В настоящее время выпускаются винчестеры со следующими стандартными скоростями вращения: 4200, 5400 и 7200 (ноутбуки), 7200 и 10 000 (персональные компьютеры), 10 000 и 15 000 об/мин (серверы и высокопроизводительные рабочие станции).

Надёжность (англ. reliability ) — определяется как среднее время наработки на отказ (Mean Time Between Failures, MTBF). См. также: Технология SMART (S.M.A.R.T. (англ. Self Monitoring Analysing and Reporting Technology ) — технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя).

Количество операций ввода-вывода в секунду — у современных дисков это около 50 оп./сек при произвольном доступе к накопителю и около 100 оп./сек при последовательном доступе.

Потребление энергии — важный фактор для мобильных устройств.

Уровень шума — шум, который производит механика накопителя при его работе. Указывается в децибелах. Тихими накопителями считаются устройства с уровнем шума около 26 дБ и ниже. Шум состоит из шума вращения шпинделя (в том числе аэродинамического) и шума позиционирования.

Сопротивляемость ударам (англ. G-shock rating ) — сопротивляемость накопителя резким скачкам давления или ударам, измеряется в единицах допустимой перегрузки во включённом и выключенном состоянии.

Скорость передачи данных (англ. Transfer Rate ):

Внутренняя зона диска: от 44,2 до 74,5 Мб/с
Внешняя зона диска: от 60,0 до 111,4 Мб/с

Объём буфера — буфером называется промежуточная память, предназначенная для сглаживания различий скорости чтения/записи и передачи по интерфейсу. В современных (2008 год) HDD он обычно варьируется от 8 до 32 Мб.

Производители

Большая часть всех винчестеров производятся всего несколькими компаниями: Seagate, Western Digital, Samsung, а также ранее принадлежавшим Hitachi. Fujitsu продолжает выпускать жёсткие диски для ноутбуков и 2001 году. Maxtor. В 2006 году состоялось слияние Seagate и Maxtor. В середине 1990-х годов существовала компания Conner, которую купила Seagate. В первой половине 1990-х существовала ещё фирма Micropolice, производившая очень дорогие диски premium-класса. Но при выпуске первых в отрасли винчестеров на 7200 об/мин ею были использованы некачественные подшипники главного вала, поставленные фирмой Nidek, и Micropolice понесла фатальные убытки на возвратах, разорилась и была на корню куплена той же Seagate.

Устройство

Жёсткий диск состоит из гермозоны и блока электроники.

Гермозона

Гермозона включает в себя корпус из прочного сплава, собственно диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя.

Блок головок — пакет рычагов из пружинистой стали (по паре на каждый диск). Одним концом они закреплены на оси рядом с краем диска. На других концах (над дисками) закреплены головки.

Диски (пластины), как правило, изготовлены из металлического сплава. Хотя были попытки делать их из пластика и даже стекла, но такие пластины оказались хрупкими и недолговечными. Обе плоскости пластин, подобно магнитофонной ленте, покрыты тончайшей пылью ферромагнетика — окислов железа, марганца и других металлов. Точный состав и технология нанесения держатся в секрете. Большинство бюджетных устройств содержит 1 или 2 пластины, но существуют модели с большим числом пластин.

Устройство позиционирования головок состоит из неподвижной пары сильных, как правило неодимовых, постоянных магнитов и катушки на подвижном блоке головок.

Вопреки расхожему мнению, внутри гермозоны нет вакуума. Одни производители делают её герметичной (отсюда и название) и заполняют очищенным и осушенным воздухом или нейтральными газами, в частности, азотом; а для выравнивания давления устанавливают тонкую металлическую или пластиковую мембрану. (В таком случае внутри корпуса жёсткого диска предусматривается маленький карман для пакетика силикагеля, который абсорбирует водяные пары, оставшиеся внутри корпуса после его герметизации). Другие производители выравнивают давление через небольшое отверстие с фильтром, способным задерживать очень мелкие (несколько микрометров) частицы. Однако в этом случае выравнивается и влажность, а также могут проникнуть вредные газы. Выравнивание давления необходимо, чтобы предотвратить деформацию корпуса гермозоны при перепадах атмосферного давления и температуры, а так же при прогреве устройства во время работы.

Пылинки, оказавшиеся при сборке в гермозоне и попавшие на поверхность диска, при вращении сносятся на ещё один фильтр — пылеуловитель.

Низкоуровневое форматирование

На заключительном этапе сборки устройства поверхности пластин форматируются — на них формируются дорожки и секторы.

Границы зон и количество секторов на дорожку для каждой зоны хранятся в ПЗУ блока электроники.

Кроме того, в действительности на каждой дорожке есть дополнительные резервные секторы. Если в каком либо секторе возникает неисправимая ошибка, то этот сектор может быть подменён резервным (англ. remaping ). Конечно, данные, хранившиеся в нём, скорее всего, будут потеряны, но ёмкость диска не уменьшится. Существует две таблицы переназначения: одна заполняется на заводе, другая в процессе эксплуатации.

Таблицы переназначения секторов также хранятся в ПЗУ блока электроники.

В связи с вышеизложенным существует очень живучая легенда о том, что корректировка таблиц переназначения и зон может увеличить ёмкость жёсткого диска. Для этого существует масса утилит, но на практике оказывается, что если прироста и удаётся добиться, то незначительного. Современные диски настолько дёшевы, что подобная корректировка не стоит потраченных на это ни сил, ни времени.

Блок электроники

В ранних жёстких дисках управляющая логика была вынесена на MFM или RLL контроллер компьютера, а плата электроники содержала только модули аналоговой обработки и управление шпиндельным двигателем, позиционером и коммутатором головок. Увеличение скоростей передачи данных вынудило разработчиков уменьшить до предела длину аналогового тракта, и в современных жёстких дисках блок электроники обычно содержит: управляющий блок, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), буферную память, интерфейсный блок и блок цифровой обработки сигнала.

Интерфейсный блок обеспечивает сопряжение электроники жёсткого диска с остальной системой.

Блок ПЗУ хранит управляющие программы для блоков управления и цифровой обработки сигнала, а также служебную информацию винчестера.

Буферная память сглаживает разницу скоростей интерфейсной части и накопителя (используется быстродействующая статическая память). Увеличение размера буферной памяти в некоторых случаях позволяет увеличить скорость работы накопителя.

Блок цифровой обработки сигнала осуществляет очистку считанного аналогового сигнала и его декодирование (извлечение цифровой информации). Для цифровой обработки применяются различные методы, например метод PRML (Partial Response Maximum Likelihood — максимальное правдоподобие при неполном отклике). Осуществляется сравнении принятого сигнала с образцами. При этом выбирается образец наиболее похожий по форме и временным характеристикам с декодируемым сигналом.

Технологии записи данных

Принцип работы жёстких дисков похож на работу магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки (например, в виде катушки индуктивности с зазором в магнитопроводе). При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки, возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.

В последнее время для считывания применяют магниторезистивный эффект и используют в дисках магниторезистивные головки. В них, изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряженности магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).

Метод параллельной записи

На данный момент это всё ещё самая распространенная технология записи информации на НЖМД. Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая проходя над поверхностью вращающегося диска намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.

Максимально достижимая при использовании данного метода плотность записи составляет около 23 Гбит/см². В настоящее время происходит постепенное вытеснение данного метода методом перпендикулярной записи.

Метод перпендикулярной записи

Метод перпендикулярной записи — это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита. Плотность записи у современных образцов — 15-23 Гбит/см², в дальнейшем планируется довести плотность до 60—75 Гбит/см².

Жёсткие диски с перпендикулярной записью доступны на рынке с 2005 года.

Метод тепловой магнитной записи

Читайте также: