INTERNET-WEB.RU
Обучение работе с ПК
Операционные системы
Флеш (Flash)

Устройство Жесткого диска

Жесткие диски или, как их еще называют, винчестеры, предназначены для постоянного хранения используемой при работе с компьютером информации. Это могут быть программы и данные операционной системы, пакеты прикладных программ, документы и т.д. Из всех устройств хранения информации, если не считать оперативную память, жесткие диски обеспечивают наиболее быстрый доступ к данным и высокие скорости их чтения и записи.

Все жесткие диски, или дисковые накопители, несмотря на огромное их разнообразие, имеют в основе одно и то же устройство. Внутри корпуса жесткого диска на единой оси - шпинделе - установлено несколько магнитных пластин, сделанных из металла или пластика. С обеих сторон пластины покрыты тонким слоем магнитного материала. Магнитные пластины закреплены на шпинделе и вращаются на нем, как единое целое. Шпиндель приводится во вращение специальным двигателем, обеспечивающим требуемую частоту вращения - например, 5400 об./мин., 7200 об./мин. или 10000 об./мин. Скорость вращения шпинделя влияет преимущественно на время поиска данных.

Над каждой стороной каждой магнитной пластины находится собственная головка чтения/записи. Все головки соединены воедино и движутся совместно, радиально относительно пластин. Таким образом обеспечивается быстрый доступ к любой точке любой пластины.

Буферизация и передача данных между жестким диском и компьютером, обработка команд компьютера, управление вращением магнитных пластин и движением головок чтения/записи осуществляется встроенной электроникой жесткого диска.

Для пользователя жесткие диски отличаются друг от друга следующими характеристиками:

емкостью, то есть объемом информации, которая помещается на диск. Емкость диска измеряется в мегабайтах (Мбайт) и гигабайтах (Гбайт). Это - основная характеристика накопителя. Современные жесткие диски имеют емкость от 20-40 Гбайт до 200-300 и более гигабайт;

   быстродействием - временем доступа к данным и скоростью чтения/записи данных на диске;

   интерфейсом, т.е. типом контроллера, к которому подсоединяется жесткий диск. Чаще всего используются интерфейс IDE и различные варианты SCSI.

Информация на дисках располагается на концентрических дорожках (Track), которые нумеруются, начиная с внешней, имеющей номер 0. Каждая дорожка разбивается на секторы (Sector), содержащие минимальные блоки информации, которые могут быть записаны на диск или считаны с него. Секторы также пронумерованы. На каждом диске имеется маркер, относительно которого осуществляется нумерация секторов. Ближайший к маркеру сектор имеет номер 1. Все секторы диска можно также пронумеровать последовательно, начиная с нуля. Такая нумерация называется абсолютной.

В начале каждого сектора располагается заголовок (Prefix portion), по которому определяется начало сектора и его номер. В конце сектора (Suffix portion) содержится контрольная сумма, служащая для проверки целостности данных. Между заголовком и концом находится область данных размером 512 байт (1 байт содержит 8 бит).

У каждого диска, размещенного на шпинделе, в качестве рабочих могут использоваться обе поверхности - верхняя и нижняя. Совокупность всех дорожек с одинаковым номером на всех дисках, т.е. дорожек, к которым можно получить доступ без перемещения головок чтения/записи, составляет цилиндр (Cylinder). Номер цилиндра и номер дорожки - это одно и то же. Доступ к данным внутри одного цилиндра происходит значительно быстрее, чем перемещение головки от одного цилиндра к другому.

Количество цилиндров может составлять несколько десятков тысяч. Чем плотнее запись на диске, тем больше цилиндров можно на нем сформировать, тем больше емкость диска.

Для каждой рабочей поверхности диска в накопителе существует своя головка (Head), обеспечивающая запись и считывание информации. Головки собраны в блок и нумеруются, начиная с 0. Современные дисковые накопители обычно имеют небольшое количество магнитных дисков - 1-2, чтобы облегчить блок головок и увеличить скорость доступа к секторам. Такой накопитель соответственно имеет 2-4 головки.

Для того чтобы произвести элементарную операцию записи или считывания информации, блок головок должен быть подведен к требуемому цилиндру. Когда нужный сектор с требуемым адресом подходит к головке, происходит обмен данными между головкой и электронной платой накопителя.

Структура секторов на жестком диске создается процедурой низкоуровневого или физического форматирования, при которой размечается каждый трек диска. Низкоуровневое форматирование выполняется производителями жестких дисков.

Набор параметров жесткого диска, включающий количество цилиндров (С), количество головок (Н) и количество секторов на дорожке (S), называется геометрией жесткого диска. Диск с геометрией C/H/S имеет объем C*H*S*512 байт.

Диски являются блочными устройствами, т. е. считывание и запись информации производится блоками, минимальный размер которых равен одному сектору (512 байт). Для того чтобы записать информацию на диск, надо позиционировать головку, т. е. указать контроллеру, в какой сектор эту информацию записать. Адресация секторов выполняется путем указания номера цилиндра, номера считывающей головки (или дорожки) и по-

рядкового номера сектора на дорожке. Кроме того, сектор на диске можно адресовать посредством абсолютного номера.

Вся информация, которую компьютер должен записать на диск, представлена в виде битовой последовательности. Когда жесткий диск получает от компьютера последовательность бит, он позиционирует магнитные головки и записывает, намагничивая определенные участки пластин. Каждый бит записывается в виде магнитного заряда - положительного или отрицательного. Аналогичным образом происходит считывание информации с жесткого диска.

Так как головки чтения записи могут в любой момент получить доступ к любому сектору диска, данные могут записываться или считываться в произвольном порядке с большой скоростью. В этом принципиальное отличие дисковых накопителей от накопителей на магнитной ленте, которые позволяют только последовательный доступ к данным.

В процессе длительного использования поверхность пластин дисков может постепенно терять свои магнитные свойства, в результате чего появляются участки, с которых невозможно считать и на которые невозможно записать информацию. Секторы, расположенные на таких участках, называются плохими (Bad). Специальные утилиты обслуживания дисков, например, Norton Disk Doctor, позволяют обнаружить такие секторы, переместить информацию из них в другое место и пометить их специальным образом, чтобы предотвратить дальнейшее использование.

© 2009 internet-web.ru. All Rights Reserved