HDD: העיקרון עובד ואת המאפיינים המרכזיים של

כוננים קשיחים, או, כפי שהם נקראים, כוננים קשיחים הם אחד המרכיבים החשובים ביותר של מערכת מחשב. אודות כולם יודעים את זה. אבל זה אינו משתמש מודרני אפילו ניחושי עיקרון על איך הכונן הקשיח. עיקרון הפעולה, באופן כללי, עבור הבנה בסיסית של די פשוט, אבל יש כמה ניואנסים, אשר עוד יידונו.

יעד שאלות וסיווג של כוננים קשיחים?

שאלה של היעד, כמובן, רטורית. כל אחד, אפילו ברמה הבסיסית ביותר, מייד השיבה כי הכונן הקשיח (הידוע גם בתור דיסק קשיח, aka כונן קשיח או דיסק קשיח) מייד השיב כי הוא משמש לאחסון מידע.

באופן כללי, נכון. אל תשכחו כי על הכונן הקשיח, למעט מערכת ההפעלה וקבצי המשתמשים נוצרים על ידי מגזרי האתחול של מערכת הפעלה, הודות שבו היא תתחיל, כמו גם כמה סימנים אשר הדיסק יכול למצוא במהירות את המידע הרצוי.

דגמים נוכחיים מגוונים למדי: רגיל לדיסק קשיח, כוננים קשיחים חיצוניים, במהירות גבוהה כונני SSD Solid-State, למרות שהיא מיוחסת כוננים קשיחים והוא לא קיבל. כמו כן, מוצע לשקול את המכשיר עיקרון הפעולה HDD, אם לא במלואה אז לפחות זה, כי היה מספיק בשביל הבנה של טרמינולוגיה ותהליכים בסיסיים.

שים לב כי קיים סיווג מיוחד של HDD של היום על כמה קריטריונים בסיסיים, ביניהם ניתן למנות:

• שיטה לקבלת מידע ואחסון;
• סוג התקשורת;
• השיטה של ארגון גישה למידע.

למה נקרא הוא הכונן הקשיח בכונן הקשיח?

היום, הרבה אנשים חושבים על מדוע כוננים קשיחים נקראים דיסקים קשיחים השתייכות נק"ל. נראה כי ייתכנו דמיון בין שני המכשירים?

המונח הופיע לאחור ככל 1973, כאשר השוק הופיע לראשונה בעולם HDD, שבנייתו כללה שני תאים נפרדים בכלי אטום. הקיבולת של כל תא הייתה 30 MB, וזו הסיבה מהנדסת נתן את שם קוד של הדיסק "30-30", אשר היה מלא בהרמוניה עם המותג פופולרי בזמנו את האקדח "ווינצ'סטר, 30-30". עם זאת, בתחילת שנות ה -90 באמריקה ובאירופה הוא שמו של כמעט נעלם מתוך שימוש, אבל הוא עדיין פופולרי במרחב הפוסט-סובייטי.

המכשיר ואת עיקרון הפעולה HDD

אבל אנחנו לסטות. עיקרון הפעולה HDD ניתן לסכם את תהליך הקריאה או הכתיבה. אבל איך זה קורה? על מנת להבין את הפעולה של דיסק קשיח מגנטי, תחילה עליך ללמוד איך זה עובד.

הכונן הקשיח עצמו הוא סט של צלחות, המספר אשר עשוי להשתנות ארבעה כדי תשע המקושרים על-ידי פיר (סרן), שנקרא ציר. הפלטות מונחות זו מעל זו. ברוב המקרים, החומר לייצור שלהם הוא אלומיניום, פליז, קרמיקה, זכוכית וכדומה. ד לעצמם את הצלחת יש ציפוי מגנטי מיוחד של חומר הנקרא פלטה, המבוסס על תחמוצת ברזל גמא, תחמוצת כרום, פרית בריום t. D . כל עובי צלחת של כ 2 מ"מ.

עבור הקלטה וקריאת מידע מתאים ראש רדיאלי (אחד לכל צלחת) ואת לוחות השמש הם המשטחים. במהלך סיבוב ציר, המהירות שיכולה לכלול 3600 ל 7200 rev. / ד ', ו נעה ראשי מקביל בשני מנועים חשמליים.

במקרה זה, את העיקרון הבסיסי של הדיסק הקשיח של המחשב הוא שהמידע נרשם בשום מקום, אבל במיקום, שנקרא מגזרים מפורטים בקפידה, אשר ממוקמים על מסלולים קונצנטריים או מסלולים. כדי למנוע בלבול, חלים כללים אחידים. יש נוף שעקרונות כוננים קשיחים מבחינת המבנה הלוגי שלהם, אוניברסלי. לדוגמא, בגודל של מגזר אחד, על התקן האחיד אמץ ברחבי העולם, הוא 512 בתים. מגזרים מחולקים אשכולות, אשר הם רצפים של מספר מגזרים הם בתורם. ובמיוחד את הדיסק הקשיח של עיקרון ההפעלה בהקשר זה הוא כי חילופי מידע אשכולות שלמים רק עשו (שרשרות מגזרים שלמים).

אבל איך הוא לקרוא את המידע? לנהוג יצירות: דיסק קשיח כדלקמן: באמצעות ראש קריאה סוגרת מיוחד נע בכיוון רדיאלי (סליל) למסלול הרצוי בבית בתורו ממוקם מעל בענף מסוים, כל הראשים ניתן להעביר בו זמנית על ידי הקריאה אותו המידע לא רק מן המסלולים שונים אבל עם דיסקים (ופלים) שונים. כל המסלולים עם אותה המספרים הסידוריים נקראים צילינדרים.

אפשר לבחור אחר עיקרון הפעלה של דיסק קשיח: ראש הקריאה קרוב לפני השטח המגנטי (אך לא לגעת בו), כך עולה צפיפות ההקלטה.

איך היא הכתיבה והקריאה של מידע?

כוננים קשיחים, או כוננים קשיחים, ולכן נקראו מגנטיים כי הם משתמשים חוקים פיסיקה מגנטית, שנוסח על ידי פאראדיי ו מקסוול.

כפי שכבר הוזכר, הצלחות של nemagnitochuvstvitelnogo חומר ציפוי מגנטי מוחלות בעובי של כמה מיקרומטרים. במבצע, שדה מגנטי בעל מבנה תחום שנקרא.

תחום מגנטי הוא ferroalloy גבולות אזור ממוגנט מתוחם בקפדנות. עיקרון פעולת HDD נוסף ניתן לסכם כדלקמן: במקרה של שדה מגנטי חיצוני, בשטח הכונן הנכון מתחיל להיות מונחה מדויק לאורך הקווים המגנטיים עם סיום ההשפעה על הדיסקים להופיע אזור remanence שבו המידע המאוחסן הכיל בעבר בתחום העיקרי .

ליצירת שדה חיצוני אחראי הקלטת ראש קריאה, remanence קריאת האזור, להיות הפוך לכיוון הראש יוצר כוח אלקטרומניע או EMF. ואז הכל פשוט: לשנות את EMF מתאים בינארי אחד, ואת היעדרם או הפסקתה - אפס. זמן משתנה תא קצת הנקרא EMF.

יתר על כן, המשטח המגנטי של שיקולים מידענות גרידא יכול להיות קשור, כסוג של סיביות נתונים רצף נקודות. עם זאת, מאז המיקום של נקודות אלה הוא בלתי אפשרי לחלוטין כדי לחשב במדויק, בכונן ברצונך להתקין איזשהו תווית שהוגדרה מראש זה עזר להגדיר את המיקום הרצוי. יצירת תוויות כאלה נקרא עיצוב (בערך דיסק פיצול לתוך מסלולים ומגזרים, מקובצים).

המבנה הלוגי עיקרון ההפעלה של הכונן הקשיח מבחינת העיצוב

לגבי ארגוני HDD הלוגיים כאן מלכתחילה יש את העיצוב, שבו ישנם שני סוגים עיקריים: א ברמה נמוכה (פיזית) רמה גבוהה (היגיון). ללא צעדים אלה, להביא כונן קשיח כלשהו למצב עבודה לא יכול לדבר. לקבלת מידע על איך לאתחל כונן קשיח חדש, זה יידון בנפרד.

עיצוב ברמה נמוכה דורש השפעה פיזית על פני השטח של HDD, שבה המגזרים ממוקמים לאורך המסילה. זה מעניין, כי העיקרון של הכונן הקשיח הוא כזה שכל המגזר הזה יצר כתובת ייחודית משלו, הכוללת את מספר סקטור מאוד, לעקוב אחר מספר, בבית שבו הוא נמצא, ואת מספר לוחית. לפיכך, הארגון של הגישה הישירה לאותו הזיכרון מתייחס ישירות מכתובת הנתונה, ולא מחפש את המידע הנכון על פני השטח, עקב אשר מהירות מושגת (למרות שזה לא הכי חשוב). שימו לב שכאשר העיצוב ברמה הנמוכה נמחק כל המידע לחלוטין ושחזור זה ברוב המקרים לא יכול להיות.

דבר נוסף - פורמט לוגי (במערכות מבוססות Windows הוא אתחול מהיר או אתחול מהיר). יתר על כן, תהליכים אלה חלים על יצירת מחיצות לוגיות המייצג אזור מסוים של הדיסק הקשיח הראשי הפועל על אותם העקרונות.

עיצוב לוגי משפיע על אזור המערכת בעיקר, אשר מורכב של סקטור האתחול ואת טבלת המחיצות (רשומת האתחול MBR), טבלת הקצאת קבצים (FAT, NTFS, וכן הלאה. ד) ואת ספריית השורש (מדריך Root).

הקלטה נוספת בענפי האשכול נעשה באמצעות חלקי מספר, שבו באשכול אחד לא יכול להכיל שני עצמים זהים (קבצים). למעשה, יצירת מחיצה לוגית, כפי שהיא מפרידה בינו לבין מחיצת המערכת העיקרית, כך שהמידע מאוחסן על זה, אם היו טעויות וכישלונות לשנות או סר אינו מושפעת.

HDD מאפיינים עיקריים

אני חושב, באופן עקרוני פעולה כללית HDD של קצת הבין. עתה נפנינו המאפיינים העיקריים, אשר נותנים תמונה מלאה של כל ההזדמנויות (או חסרונות) של כוננים קשיחים מודרניים.

העיקרון של מאפייני הדיסק הקשיחים עיקריים עשוי להיות שונה לגמרי. כדי להבין מה עומד על כף המאזניים, אנו בוחרים את הפרמטרים הבסיסיים ביותר המאפיינות כל הידוע לחנויות מידע עדכני:

• קיבולת (נפח);
• ביצועים (מהירות קריאת גישה לנתונים וכתיבה של מידע);
• ממשק (שיטת חיבור, סוג בקר).

הקיבולת היא הסכום הכולל של מידע שיכול להיות מוקלט ונשמר בכונן הקשיח. של תעשיית ייצור HDD גדלה במהירות רבה כל כך היום חתם דיסקים קשיחים לשימוש עם כרכים של סדר 2 TB או יותר. וגם, כפי שהוא אמין הזה הוא לא הגבול.

ממשק - המאפיין המשמעותי ביותר. הוא קובע לאיזה כיוון שהמכשיר מחובר ללוח האם, אשר הבקר משמש קריאה וכתיבה מתבצע, וכן הלאה. ד ממשקים הגדולים הנפוצים ביותר נחשבים IDE, SATA ו- SCSI.

דיסקים עם עלות נמוכה שונה IDE-ממשק, לעומת זאת, בקרב החסרונות העיקריים ניתן להבחין במספר מצומצם של מכשירים המחוברים בו זמנית (מקסימום ארבעה) ושיעור נתונים נמוך (ואפילו עם ה- Ultra DMA גישת זיכרון תמיכה ישירה או ATA Ultra פרוטוקולים (Mode 2 ו Mode 4). למרות זאת הוא האמין השימוש בהם יכול להגביר את רמת מהירות קריאה / כתיבה של 16 Mb / s, אבל המהירות היא נמוכה בהרבה מאשר במציאות. בנוסף, למצב UDMA דורש התקנה של מנהלי התקנים מיוחדים, אשר בתיאוריה, אמור להיות מסופק עם לוח האם.

מדברים על מה העיקרון של הכונן הקשיח ותכונות, אתה לא יכול להתעלם ממשק SATA, המהווה את הגרסה יורשו של IDE ATA. היתרון של טכנולוגיה זו הוא כי מהירות הקריאה / כתיבה ניתן להגדיל ל 100 Mb / s על ידי שימוש אוטובוס מהיר Fireware IEEE-1394.

לבסוף, ממשק SCSI בהשוואה לשנים הקודמות היא המהירות הגבוהה ביותר הגמישה ביותר (קריאה / כתיבה מהירה עד 160MB / s ומעלה). אבל יש כוננים קשיחים מסוג זה כמעט כפליים יקרים. אבל מספר התקני אחסון המחוברים בו זמנית החל בין שבעה לחמישה-עשר, החיבור יכול להתבצע בלי דה-ממריץ את המחשב, ואת אורך הכבל יכול להיות בסדר גודל של 15-30 מטרים. למעשה, זה סוג של HDD על פי רוב אינו חל על מחשבים אישיים ושרתי משתמשים.

ביצועים המאפיינים את מהירות הולכה ואת התפוקה של קיבולת I / O, זמן שידור הביע בדרך כלל ואת כמות הנתונים המשודרים בסדרה, ובאו לידי ביטוי MB / s.

חלק מאפשרויות נוספות

מדבר על מה הוא עיקרון עבודת דיסק קשיח ומה פרמטרים המשפיעים פעולתו, לא ניתן להימנע, ועוד כמה תכונות נוספות, אשר עשוי להשפיע על ביצועים או חיים של המכשיר.

כאן, מלכתחילה היא מהירות סיבוב, אשר משפיעה ישירות על זמן חיפוש אתחול (הכרה) של המגזר הרצוי. זה מה שנקרא זמן חיפוש סמוי - מרווח שבמהלכו הצורך במגזר פונה ראש לקריאה. היום אמצו מספר תקנים עבור מהירות ציר, המתבטא סיבובים לדקה עם עיכוב הזמן אלפיות:

• 3600 - 8.33;
• 4500 - 6.67;
• 5400 - 5.56;
• 7200 - 4.17.

היא נתפסת בקלות כי ככל שהמהירות פחות זמן בילו על המגזר החיפוש, במישור הפיזי - על ידי המהפכה של הדיסק אל הצלחת מיצוב הרצוי לנקודת ראש התקנה.

פרמטר נוסף - קצב ההעברה הפנימי. על הפסים החיצוניים הוא מינימאלי אך מגדיל עם מעבר הדרגתי המסלול הפנימי. לפיכך, אותו תהליך האיחוי המייצג את התנועה של השימוש תכוף נתונים בתחום המהירות של הדיסק - לא פשוט העברת המסלול הפנימי עם מהירות קריאה גדולה. יש מהירויות חיצוניות ערך קבוע ותלוי הממשק בשימוש.

לבסוף, אחד הנקודות החשובות הקשורות לנוכחות של מטמון או חיץ הכונן הקשיח של עצמו. למעשה, הכונן הקשיח עובד מבחינת עיקרון משהו חיץ שימוש דומה הזיכרון המבצעי או ווירטואלי. גודל מטמון גדול יותר (128-256 kb), את הכונן הקשיח מהר.

הדרישות העיקריות HDD

דרישות בסיסיות, אשר ברוב המקרים מוצגות כוננים קשיחים, לא כל כך הרבה. העיקר - את החיים ואמינות הארוכים.

התקן הבסיסי ביותר HDD נחשב בחיי סדר 5-7 שנים עם זמן ההפעלה של לא פחות מחמש מאות אלף שעות, אך עבור כוננים מתקדמים, הדמות היא לא פחות ממיליון שעות.

באשר לאמינות, אחראי פונקציה זו של הבדיקה העצמית SMART, אשר עוקבת אחר מצב האלמנטים הבודדים של הכונן הקשיח, ביצוע ניטור רציף. על בסיס הנתונים שנאספו יכול להיווצר גם תחזית של המראה האפשרי של תקלות בעתיד.

למותר לציין כי המשתמשים לא צריכים לעמוד בצד. לדוגמא, בעת שימוש HDD מאוד חשוב לקיים את טווח הטמפרטורה האופטימלי (0 - 50 ± 10 מעלות צלזיוס), כדי למנוע זעזועים, משפיע ונופל כונן קשיח, נפגע על ידי אבק או חלקיקים קטנים אחרים, וכו 'אגב, רב יהיה .. מעוניין לדעת כי באותו חלקיקי העשן עומדים פעמים גדולות יותר מאשר המרחק בין ראש קריאת המשטח מגנטי של הכונן הקשיח, ואת השיער אנושי - 5-10 פעמים.

שאלות לאתחל את המערכת על ידי החלפת הכונן הקשיח

עכשיו כמה מילים על איזו פעולה יש לנקוט, אם מסיבה כלשהי למשתמש לשנות את הכונן הקשיח או להתקין dpolnitelny.

לגמרי לתאר את התהליך לא, ויתמקד רק על הבמה המרכזית. ראשית אתה חייב לחבר את הכונן הקשיח ולחפש בהגדרות BIOS, אם החומרה החדשה מזוהה, בדיסק סעיף מינהל לאתחל וליצור את רשומת האתחול, ליצור אמצעי אחסון פשוט, להקצות מזהה (מכתב) כדי לפרמט עם מבחר של מערכת הקבצים. רק אחרי כי "הבורג" החדש יהיה מוכן באופן מלא על פעולה.

מסקנה

זה כל מה שמגיע לתדרך את היסודות של תפקוד וביצועים של כוננים קשיחים מודרניים. עיקרון הפעולה של הכונן הקשיח החיצוני אינו נחשב חשוב משום שהוא כמעט לא שונה מזו של כלל HDD הנייח. ההבדל היחיד הוא רק השיטה לחיבור אחסון נוסף למחשב אישי או ניידים. הנפוץ ביותר הוא חיבור באמצעות ממשק USB מחובר ישירות ללוח האם. במקביל, אם אתה רוצה להבטיח ביצועים מיטביים, עדיף להשתמש (נמל בפנים בצבע כחול) תקן USB 3.0, כמובן, ובלבד HDD החיצוני עצמו תומך בה.

באשר לשאר, אני חושב שאנשים רבים אפילו קצת, התברר עד כמה הדיסק הקשיח מכל סוג שהוא. אולי מעל ניתנה מדי מידע טכני, בקורס בפיסיקה יותר אפילו מבית הספר, עדיין בלי להבין באופן מלא את כל העקרונות הבסיסיים ושיטות שנקבעו טכנולוגיות ייצור ויישום HDD לא יבין.