Накопители на жестких магнитных дисках — в помощь студенту

Запрос «HDD» перенаправляется сюда. Cм. также другие значения.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Накопители на жестких магнитных дисках - в помощь студенту
Схема устройства накопителя на жёстких магнитных дисках.

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.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В НЖМД используется от одной до нескольких пластин на одной оси.

Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образуемого у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках 5-10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства.

При отсутствии вращения дисков, головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Учет формирования резервов под снижение стоимости материальных ценностей - в помощь студенту

Оценим за полчаса!

Название «Винчестер»

По одной из версий название «винчестер» накопитель получил благодаря фирме 1973 году выпустила жёсткий диск модели 3340, впервые объединивший в одном неразъёмном корпусе пластины диска и считывающие головки.

При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название «30-30», что означало два модуля (в максимальной компоновке) по 30 Мб каждый.

Кеннет Хотон, руководитель проекта, по созвучию с обозначением популярного охотничьего ружья «Winchester 30-30»[1] предложил назвать этот диск «винчестером»[2].

В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990-х годах, в русском же языке сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге сократилось до слов «винт» (наиболее употребимый вариант), «винч» и «веник».

Характеристики

Накопители на жестких магнитных дисках - в помощь студенту
Разобранный жёсткий диск Quantum fireball (модель 2001 года)

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.

Ёмкость (англ. capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 2000 Гб.

(2 Тб) В отличие от принятой в информатике (случайно) системе приставок, обозначающих кратную 1024 величину (кило=1024, мега=1 048 576 и т. д.

; позже для этого были не очень успешно введены двоичные приставки), производителями при обозначении ёмкости жёстких дисков используются кратные 1000 величины. Так, напр., «настоящая» ёмкость жёсткого диска, маркированного как «200 Гб», составляет 186,2 ГиБ.[3]

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.

Диски жёстко закреплены на шпинделе. Во время работы шпиндель вращается со скоростью несколько тысяч оборотов в минуту (4200, 5400, 7200, 10 000, 15 000).

При такой скорости вблизи поверхности пластины создаётся мощный воздушный поток, который приподнимает головки и заставляет их парить над поверхностью пластины. Форма головок рассчитывается так, чтобы при работе обеспечить оптимальное расстояние от пластины.

Пока диски не разогнались до скорости, необходимой для «взлёта» головок, парковочное устройство удерживает головки в зоне парковки. Это предотвращает повреждение головок и рабочей поверхности 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.

Ранние «винчестеры» (подобно дискетам) содержали одинаковое количество секторов на всех дорожках. На пластинах современных «винчестеров» дорожки сгруппированы в несколько зон. Все дорожки одной зоны имеют одинаковое количество секторов.

Однако, на каждой дорожке внешней зоны секторов больше, и чем зона ближе к центру, тем меньше секторов приходится на каждую дорожку зоны.

Это позволяет добиться более равномерной плотности записи и, как следствие, увеличения ёмкости пластины без изменения технологии производства.

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.

Во время операций обращения к «винчестеру» блок электроники самостоятельно определяет, к какому физическому сектору следует обращаться и где он находится (с учётом зон и переназначений). Поэтому со стороны внешнего интерфейса «винчестер» выглядит однородным.

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 управления представляет собой систему управления, принимающую электрические сигналы позиционирования головок, и вырабатывающую управляющие воздействия приводом типа «звуковая катушка», коммутации информационных потоков с различных головок, управления работой всех остальных узлов (к примеру, управление скоростью вращения шпинделя).
  • 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.

Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1054529

Методическая разработка урока "Накопители на жестких магнитных дисках"

  • МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА УРОКА
  • ТЕМА УРОКА: Накопители на жестких магнитных дисках
  • ДИДАКТИЧЕСКАЯ ЦЕЛЬ: Создать условия для изучения устройства и принципа работы жесткого диска, его технических характеристик средствами ИКТ.
  • ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ЦЕЛЬ– способствовать ознакомлению обучающихся с устройством и принципом работы жесткого диска, его техническими характеристиками(объем диска, скорость вращения дисков, объем кэш-памяти, физический размер, тип интерфейса).
  • РАЗВИВАЮЩАЯ ЦЕЛЬ – способствовать развитию у обучающихся информационной компетентности, аналитического мышления, памяти, внимательности, навыков само- и взаимоконтроля.
  • ВОСПИТАТЕЛЬНАЯ ЦЕЛЬ –способствовать воспитанию ответственности за результаты учебной деятельности, объективности самооценки, толерантности.
  • ТИП УРОКА: Комбинированный урок (с поэтапным усвоением материала).
  • ВИД УРОКА: урок-беседа.
  • МЕТОДЫ ОБУЧЕНИЯ: эвристический метод, частично поисковый.
  • ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБУЧАЮЩИХСЯ: фронтальная, парная, групповая, индивидуальная.
  • СРЕДСТВА ОБУЧЕНИЯ И КОНТРОЛЯ:
  • презентация;
  • модель жесткого диска;
  • схема устройства жесткого диска (Приложение 2);
  • таблица для заполнения «Технические характеристики жестких дисков» (Приложение 3);
  • прайс-лист с техническими характеристиками жестких дисков (Приложение 4);
  • карточки с задачами(Приложение 5);
  • тест(Приложение 6).
  1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УРОКА
  2. Наименование этапа занятия
  3. Деятельность преподавателя
  4. Деятельность обучающихся
  5. Средства
  6. 1
  7. Организационный этап
  8. Приветствие, работа с классным журналом.
  9. Приветствуют, настраиваются на работу
  10. Приложение 1, слайд №1
  11. 2
  12. Целеполагание и мотивация
  13. Объявляет тему урока.
  14. Рассказывает о сфере применения жестких дисков (далее – ЖД), о важности правильного выбора ЖД и правильной его эксплуатации.
  15. Знакомит с целями урока.
  16. Знакомятся с темой и целями урока
  17. Приложение 1, слайд №2
  18. 3
  19. Актуализация
  20. Фронтальный опрос. Вопросы:
  21. – Что такое «память компьютера»?
  22. – На какие две группы можно разделить все запоминающие устройства?
  23. – Чем отличаются устройства внутреннейпамяти от устройств внешней?
  24. – Для чего предназначены внешние ЗУ?
  25. – Какие устройства к ним относят?
Читайте также:  Предпосылки образования государства в древней руси - в помощь студенту

– Что такое носитель информации, накопитель?Привести примеры.

– Какие вы знаете параметры, характеризующие ЗУ (технические характеристики)?

– Что называют объёмом ЗУ? В чем он измеряется?

  • – Что называют производительностью ЗУ?
  • Вспоминают изученный ранее материал, отвечают на вопросы.
  • 4
  • Первичное усвоение материала
  • Знакомит обучающихся с назначением ЖД, видами ЖД, внешним и внутренним устройством, основными техническими характеристиками.
  • Слушают рассказ, рассматривают основные компоненты ЖД на слайде и модели ЖД.
  • Приложение 1, слайды №№3–4; модель ЖД
  • 5
  • Осознание и осмысление учебной информации
  • Рассказывает о:
  • – других общепринятых названиях ЖД, их смысле;
  • – о назначении ЖД;
  • – об основных элементах в устройстве ЖД, их особенностях и назначении (диски, шпиндель, головки чтения и записи, блок головок, шпиндельный двигатель, привод головок, контроллер, кэш-память, интерфейс);
  • – о принципах работы ЖД;
  • Слушают рассказ, рассматривают основные компоненты ЖД на слайде и модели ЖД. Записывают:
  • – другие названия ЖД, назначение ЖД;
  • – основные элементы в устройстве ЖД, их назначение.
  • Приложение 1, слайды №№3–5; модель ЖД
  • 6
  • Систематизация знаний и умений
  • Формулирует задание: вспомнить и подписать на схеме устройства ЖД названия всех рассмотренных элементов.
  • Подписывают на схеме элементы, сверяются со схемой на слайде.
  • Приложение 1, слайды №№6–7; Приложение 2.
  • 7
  • Применение знаний и умений
  • Ставит вопрос: учитывая полученные знания об устройстве и принципе работы ЖД, сформулируйте правила, которые необходимо соблюдать при эксплуатации ЖД?
  • Предлагают правила эксплуатации ЖД, записывают их как вывод.
  • 8
  • Осознание и осмысление учебной информации
  • Рассказывает о характеристиках ЖД, их единицах измерения, их значении при выборе ЖД:
  • – объем памяти ЖД;
  • – скорость вращения дисков;
  • – объем кэш-памяти;
  • – физический размер;
  • – тип интерфейса.
  • Слушают рассказ, вместе с преподавателем заполняют таблицу (Приложение 3)
  • Приложение 1, слайды №№8–12; Приложение 3.
  • 9
  • Применение знаний и умений
  • Предлагает выполнить задания:
  1. Сравнить по характеристикам два ЖД (Приложение 4)

  2. Выбрать из прайс-листа(Приложение 4) оптимальный вариант в соответствии с поставленной задачей(Приложение 5). Ответ обосновать.

  1. Выполняют задания:
  2. 1 – индивидуально,
  3. 2 – в группах.
  4. Приложение 1, слайд№12; Приложение 4; Приложение 5.
  5. 10
  6. Проверка уровня усвоения знаний и умений
  7. Предлагает ответить на вопросы теста; организует взаимопроверку.
  8. Выполняют тестовые задания; проверяют работу соседа, ставят оценки.
  9. Приложение 6;
  10. Приложение 1, слайд №13.
  11. 11
  12. Подведение итогов урока и рефлексия
  13. Проводит анализ результатов теста, разбирает вопросы, в которых встретились затруднения.
  14. Напоминает цели урока.
  15. Спрашивает у обучающихся, все ли смогут самостоятельно выполнить аналогичные задания.
  16. Разбирают с учителем вопросы, в которых встретились затруднения.
  17. Анализируют достижение целей урока, отвечают на вопрос педагога.
  18. Приложение 6;
  19. Приложение 1, слайд №13.
  20. 12
  21. Постановка домашнего задания

Изучить ассортимент жёстких дисков в магазинах города или в Интернете. Определить самые высокие значения их характеристик.

  • Фиксируют домашнее задание
  • Приложение 1, слайд №14.
  • ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Схема устройства жесткого диска
  • Задание: подписать на схеме устройства ЖД названия всех рассмотренныхкомпонентов.
  • Основные компоненты жёсткого диска

Накопители на жестких магнитных дисках - в помощь студенту

  1. ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Таблица для заполнения «Технические характеристики жестких дисков»
  2. Таблица. Технические характеристики жёстких дисков
  3. Характеристика
  4. Определение
  5. Единицы измерения
  6. Значения
  7. 1
  8. Объём (ёмкость)
  9. 2
  10. Форм-фактор
  11. 3
  12. Скорость вращения дисков
  13. 4
  14. Объём кэш-памяти (буфер)
  15. 5
  16. Среднее время доступа
  17. 6
  18. Интерфейс
  19. 7
  20. Пропускная способность интерфейса
  21. ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Прайс-лист с техническими характеристиками жестких дисков
  22. Задания:
  1. Сравнить по характеристикам два ЖД.

  2. Выбрать из прайс-листа оптимальный вариант в соответствии с поставленной задачей (Приложение 5). Ответ обосновать.

  1. Жесткийдиск Western Digital WD1600AAJB

Цена: 2 105-

Емкость жесткого диска . . . . . . . . . . . . . . . .

160 Гб

Скорость вращения шпинделя . . . . . . . . . .

7200 об/мин

Среднее время доступа . . . . . . . . . . . . . . . .

8,9 мс

Буфер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8 Мб

Форм-фактор жесткого диска . . . . . . . . . . .

3,5″

Интерфейс жесткого диска . . . . . . . . . . . . .

IDE

Пропускная способность интерфейса . . . .

  • 133 Мб/с
  • 2. Жесткийдиск Seagate ST31000524AS
  • Цена: 1 776-

Емкость жесткого диска . . . . . . . . . . . . . . . .

1000 Гб

Скорость вращения шпинделя . . . . . . . . . .

7200 об/мин

Среднее время доступа . . . . . . . . . . . . . . . .

8,5 мс

Буфер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32 Мб

Форм-фактор жесткого диска . . . . . . . . . . .

3,5″

Уровень шума, макс . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27 дБ

Интерфейс жесткого диска . . . . . . . . . . . . .

SATA-III

Пропускная способность интерфейса . . . .

  1. 600 Мб/с
  2. 3. Жесткий диск Seagate ST32000641AS
  3. Цена: 4 810-

Емкость жесткого диска . . . . . . . . . . . . . . . .

2000 Гб

Скорость вращения шпинделя . . . . . . . . . .

7200 об/мин

Среднее время доступа . . . . . . . . . . . . . . . .

4,16 мс

Буфер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

64 Мб

Форм-фактор жесткого диска . . . . . . . . . . .

3,5″

Уровень шума, макс . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32 дБ

Интерфейс жесткого диска . . . . . . . . . . . . .

SATA-III

Пропускная способность интерфейса . . . .

  • 600 Мб/с
  • 4. Жесткийдиск Western Digital WD20EARS
  • Цена: 2414-

Емкость жесткого диска . . . . . . . . . . . . . . . .

2000 Гб

Скорость вращения шпинделя . . . . . . . . . .

5400 об/мин

Буфер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

64 Мб

Форм-фактор жесткого диска . . . . . . . . . . .

3,5″

Уровень шума, макс . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29 дБ

Интерфейс жесткого диска . . . . . . . . . . . . .

SATA-II

Пропускная способность интерфейса . . . .

  1. 300 Мб/с
  2. 5. Жесткийдиск Western Digital WD2500AAKB
  3. Цена: 2 033-

Емкость жесткого диска . . . . . . . . . . . . . . . .

250 Гб

Скорость вращения шпинделя . . . . . . . . . .

7200 об/мин

Среднее время доступа . . . . . . . . . . . . . . . .

8,5 мс

Буфер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16 Мб

Форм-фактор жесткого диска . . . . . . . . . . .

3,5″

Уровень шума, макс . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33 дБ

Интерфейс жесткого диска . . . . . . . . . . . . .

IDE

Пропускная способность интерфейса . . . .

  • 133 Мб/с
  • 6. Жесткийдиск Western Digital WD2500AAJB
  • Цена: 2 160-

Емкость жесткого диска . . . . . . . . . . . . . . . .

250 Гб

Скорость вращения шпинделя . . . . . . . . . .

7200 об/мин

Среднее время доступа . . . . . . . . . . . . . . . .

8,9 мс

Буфер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8 Мб

Форм-фактор жесткого диска . . . . . . . . . . .

3,5″

Интерфейс жесткого диска . . . . . . . . . . . . .

IDE

Пропускная способность интерфейса . . . .

  1. 133 Мб/с
  2. 7. Жесткий диск Hitachi HDE721010SLA330
  3. Цена: 1 810-

Емкость жесткого диска . . . . . . . . . . . . . . . .

1000 Гб

Скорость вращения шпинделя . . . . . . . . . .

7200 об/мин

Среднее время доступа . . . . . . . . . . . . . . . .

8,5 мс

Буфер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32 Мб

Форм-фактор жесткого диска . . . . . . . . . . .

3,5″

Уровень шума, макс . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27 дБ

Интерфейс жесткого диска . . . . . . . . . . . . .

SATA-II

Пропускная способность интерфейса . . . .

  • 300 Мб/с
  • 8. Жесткий диск SeagateST2000DL003
  • Цена: 2 954-

Емкость жесткого диска . . . . . . . . . . . . . . . .

2000 Гб

Скорость вращения шпинделя . . . . . . . . . .

5900 об/мин

Среднее время доступа . . . . . . . . . . . . . . . .

12 мс

Буфер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32 Мб

Форм-фактор жесткого диска . . . . . . . . . . .

3,5″

Уровень шума, макс . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23 дБ

Интерфейс жесткого диска . . . . . . . . . . . . .

SATA-III

Пропускная способность интерфейса . . . .

  1. 600 Мб/с
  2. 9. Жесткий диск SeagateST3750528AS
  3. Цена: 1620-

Емкость жесткого диска . . . . . . . . . . . . . . . .

750 Гб

Скорость вращения шпинделя . . . . . . . . . .

7200 об/мин

Буфер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32 Мб

Форм-фактор жесткого диска . . . . . . . . . . .

3,5″

Уровень шума, макс . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27 дБ

Интерфейс жесткого диска . . . . . . . . . . . . .

SATA-II

Пропускная способность интерфейса . . . .

  • 300 Мб/с
  • 10. Жесткийдиск Western Digital WD2500BEVE
  • Цена: 3 065-

Емкость жесткого диска . . . . . . . . . . . . . . . .

250 Гб

Скорость вращения шпинделя . . . . . . . . . .

5400 об/мин

Среднее время доступа . . . . . . . . . . . . . . . .

12 мс

Буфер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8 Мб

Форм-фактор жесткого диска . . . . . . . . . . .

2,5″

Уровень шума, макс . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25 дБ

Интерфейс жесткого диска . . . . . . . . . . . . .

IDE

Пропускная способность интерфейса . . . .

133 Мб/с

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Карточки с задачами

Задача 1.

Ваша материнская плата имеет только интерфейс IDE для подключения жесткого диска. Выберите жесткий диск с наибольшим объёмом и производительностью для вашей системы.

Задача 2.

Выберите жесткий диск с наибольшим объёмом и оптимальной (выгодной) ценой, по возможности. (К вашей системе подойдут интерфейсы IDE и SATA.)

Задача 3.

Выберите жесткий диск объёмом от 250 Гб, но с наибольшей производительностью.(К вашей системе подойдут интерфейсы IDE и SATA.)

  1. ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Тест
  2. Накопитель на жестких магнитных дисках
  3. Тест
  4. Задание: на каждый вопрос теста выберите только один ответ, который считаете правильным.
  1. Какое из названий не является названием жесткого диска:

    1. НЖМД;

    2. дисковод;

    3. HDD;

    4. винчестер?

  2. Для чего предназначен жесткий диск:

    1. для выполнения операций над файлами и папками;

    2. для обработки информации;

    3. для хранения программ и данных;

    4. для передачи информации между устройствами ПК?

  3. Какой компонент жесткого диска является носителем информации:

    1. головки;

    2. диск;

    3. шпиндель;

    4. контроллер?

  4. Какую функцию выполняют головки в жестком диске:

    1. производят чтение и запись информации;

    2. раскручивают диски;

    3. являются носителем информации;

    4. управляют всеми компонентами жесткого диска?

  5. Какой компонент жесткого диска расположен вне герметичного корпуса:

    1. плата электроники;

    2. поворотный двигатель;

    3. шпиндельный двигатель;

    4. головки?

  6. Что называют форм-фактором жесткого диска:

    1. количество оборотов диска в минуту;

    2. тип разъёма и способ подключения жесткого диска к материнской плате;

    3. наибольшее количество информации, которую может хранить винчестер;

    4. физический размер накопителя по ширине?

  7. В чем измеряется среднее время доступа запоминающего устройства:

    1. в байтах;

    2. в оборотах в минуту;

    3. в секундах;

    4. в байтах в секунду?

  8. Какой интерфейс имеют большинство внешних жестких дисков:

  9. Два винчестера, имеющих одинаковые характеристики, отличаются только лишь объёмом кэш-памяти: у первого – 16 Мб, у второго – 64 Мб. Какой из этих винчестеров лучше и почему:

    1. первый, т.к. он может хранить больше информации;

    2. первый, т.к. у него будет выше общая производительность;

    3. второй, т.к. он может хранить больше информации;

    4. второй, т.к. у него будет выше общая производительность?

Источник: https://infourok.ru/metodicheskaya-razrabotka-uroka-nakopiteli-na-zhestkih-magnitnih-diskah-443692.html

HDD будущего: перпендикулярная запись и не только

КомпьютерыДолгое время компании-производители накопителей на жестких дисках ежегодно удваивали емкость своих продуктов, но вот уже два года мы не наблюдаем подобного роста: индустрия подошла к пределу возможностей используемых технологий.

Как же инженеры выходят из сложившейся ситуации? Есть ли будущее у HDD?

Что делать? Информационный бум продолжается, терабайт данных уже ни у кого не вызывает трепета. А привычная технология создания жестких дисков достигла физических пределов увеличения плотности записи.

Неужели 500 Гбайт – это максимум, что можно поместить на стандартный 3,5-дюймовый жесткий диск ближайшего будущего?

К счастью, нет. Наука не стоит на месте, разрабатываются и находят коммерческое применение совершенно фантастические проекты. С некоторыми из них мы вас сегодня познакомим. Но основной упор будет сделан на фактически готовую к выходу на рынок технологию – перпендикулярную запись. Пора узнать, какими станут жесткие диски в ближайшие 5-10 лет.

История накопителей на базе жестких дисков началась в 1952 году, когда корпорация IBM предложила одному из своих ведущих инженеров, Рейнольду Джонсону, возглавить новую исследовательскую лабораторию. В те годы приоритетной задачей был поиск альтернативы чрезвычайно медленным перфокартам и магнитным лентам, требовались высокоемкие накопители информации с произвольным доступом.

Результатом пятилетнего труда команды Рейнольда стало создание в 1955 году накопителя на жестких дисках IBM 350 Disk File, в 1956 году вошедшего в состав IBM RAMAC.

Накопитель состоял из 50 дисков диаметром 24 дюйма, вращавшихся со скоростью 1200 об/мин. Среднее время доступа к произвольной ячейке составляло 1 с, плотность – 2 кбит на квадратный дюйм, емкость – 5 Мбайт.

Размер накопителя был сравним с двумя современными двухкамерными холодильниками.

С тех пор плотность записи на пластины возросла более чем в 60 миллионов раз (!), достигнув отметки в 120 Гбит/дюйм2.

На протяжении 50 лет технология записи не менялась, а только уменьшались размеры жестких дисков, повышалась скорость вращения шпинделя и емкость пластин. Царствовала параллельная запись.

Данные записываются на диск, покрытый магнитным записывающим слоем.

Любой магнитный материал (например, оксид железа) состоит из доменов — областей, внутри которых магнитные моменты всех атомов направлены в одну сторону.

Каждый домен имеет большой суммарный момент, который в исходном состоянии может быть направлен произвольно. Под действием внешнего магнитного поля домены могут менять направление магнитного момента.

Именно этот эффект используется при записи. Информация хранится не на одном домене, а на областях (частицах), состоящих минимум из 70-100 «зерен».

Если магнитный момент такой частицы совпадает с направлением движения считывающей головки – получаем «0», если противоположен – «1».

Так как две соседние области имеют противоположное направление моментов, на границе между ними часть доменов может потерять стабильность и произвольно менять направление магнитного момента. Но об этом позже.

Главной характеристикой магнитной пластины является плотность записи. Она состоит из нескольких показателей: линейная плотность — плотность на один дюйм дорожки (Bits per Inch, BPI), количество дорожек на дюйм диаметра (Tracks per Inch, TPI), и плотность на квадратный дюйм поверхности (areal density, произведение первых двух).

Чтобы увеличить емкость накопителя, можно пойти двумя путями: увеличить количество пластин или увеличить плотность записи на пластину.

Первый путь означает значительное усложнение механического устройства накопителя, что зачастую просто невозможно, да и экономически не выгодно.

Поэтому основным показателем, определявшим рост емкости жестких дисков за последние 50 лет, являлась плотность записи на пластину.

Основы масштабирования в магнитной записи точно такие же, как и в теории трехмерного магнитного поля. Если магнитные свойства материалов постоянны, то конфигурация поля остается неизменной при изменении всех токов и размеров во всех плоскостях в s раз.

При этом плотность записи также увеличивается в s раз. Однако следует учитывать еще два важных для практического использования фактора: скорость вращения дисков и скорость передачи данных.

На практике скорость вращения остается неизменной, скорость передачи данных растет, а токи постепенно уменьшаются, поэтому приходится изобретать новые методы чтения.

В теории, если необходимо увеличить TPI в 2 раза, BPI в 2 раза и areal density в 4 раза, достаточно уменьшить все размеры в 2 раза, сохранить скорость вращения той же и удвоить скорость передачи данных. Если материалы и пропорции сохраняются, то устоявшийся принцип соблюдается.

На практике такой способ масштабирования сталкивается с 3 сложностями:

  • Сохранение или увеличение скорости считывания при увеличении плотности записи может быть невозможно для существующей электроники;
  • Для увеличения производительности приводов приходится увеличивать скорость вращения дисков, что также сказывается на скорости считывания;
  • Уменьшение масштабов уменьшает уровень сигналов чтения, что резко увеличивает шумы в магнитных полях. Уменьшение соотношения сигнал/шум требует создания более чувствительных считывающих головок. Поэтому индустрия перешла от индуктивных головок к магниторезистивным (MR), затем к GMR-головкам, использующим эффект «гигантской магниторезистивности», и даже к TMR-головкам, построенным на туннельном эффекте.

Тем не менее, до последнего времени производители накопителей шли именно таким путем, пока не подошли вплотную к так называемому суперпарамагнитному пределу , который сделал невозможным дальнейшее наращивание плотности традиционными методами.

Как известно из курса физики, свойством любого магнетика является анизотропия. Домен с большим трудом намагничивается в одном направлении, и легко – в противоположном (по «легкой оси»).

Его энергия пропорциональна sin 2 θ , где θ — угол между углом намагниченности домена и осью предпочтительного намагничивания. В условиях абсолютного нуля в изолированной системе намагниченный домен занимает положение в одном из состояний с наименьшей энергией (т.е.

под углом 0 или 180 градусов). Для представления информации эти положения принимаются за логический ноль или единицу. При изменении направления намагниченности и повышении температуры домен может поменять направленность магнитного момента.

Уменьшение размеров частицы в 2 раза означает уменьшение энергетического барьера, который необходимо преодолеть для смены направления, поэтому она становится значительно менее стабильной. Период стабильности может измениться со 100 лет (стабильная частица) до 100 нс (при таком периоде частицу вообще сложно назвать постоянным магнитом).

В последнем случае мы получим на пластине огромное количество хаотически расположенных намагниченных частиц, произвольно меняющих свою направленность. Это явление называется суперпарамагнетизмом, потому что макроскопические свойства такой среды похожи на свойства парамагнетиков.

В реальной среде ситуация оказывается еще более сложной. При традиционном методе параллельной записи на диск магнитные частицы располагаются магнитными моментами параллельно плоскости диска.

А, как известно, два постоянных магнита, расположенных одинаковыми полюсами друг к другу, отталкиваются, а разными – притягиваются. Значит, между ними тоже происходит энергетическое взаимодействие.

У границ намагниченных частиц возникает поле рассеяния, которое забирает энергию у магнитных полей обеих частиц. В результате крайние домены частицы теряют часть заряда и становятся менее стабильными.

Чтобы это преодолеть, ученые предлагают несколько методов, но все они лишь слегка отодвигают парамагнитный предел. Необходимо принципиально новое решение.

Впервые метод перпендикулярной записи на магнитный носитель был применен еще в конце 19 века датским ученым Вольдемаром Поульсеном для магнитной записи звука.

Читайте также:  Жилищные споры между бывшими супругами - в помощь студенту

Однако в дальнейшем исследования на эту тему носили больше теоретический характер из-за недостаточного развития технологий, не позволявших использовать разработки. Отцом технологии перпендикулярной записи считается доктор Shun-ichi Iwasaki – президент и директор престижного японского Tohoku Institute of Technology.

Именно этот ученый в 1976 году теоретически обосновал преимущества нового типа записи, подтолкнув тем самым исследователей всего мира к углубленным разработкам.

При перпендикулярной записи на диск магнитные частицы располагаются под углом 90° к плоскости магнитного диска.

Благодаря этому домены, хранящие разные значения, не отталкиваются друг от друга, потому что намагниченные частицы повернуты друг к другу разными полюсами.

Увеличение плотности, означающее уменьшение размера частиц, при этом не будет требовать уменьшения толщины слоя, что обеспечит стабильность магнитного материала.

Для перпендикулярной записи на магнитный слой используется головка новой конструкции.

Если при продольной записи магнитное поле генерируется в металлическом кольце с помощью индукции, то при перпендикулярной используется поле, генерируемое между срезом полюса головки записи и магнитомягким подслоем на диске.

Поэтому частицы записывающего слоя намагничиваются вертикально, а частицы магнитного подслоя – горизонтально. Это обеспечивает дополнительную стабильность частиц относительно друг друга.

Важное отличие перпендикулярной записи от продольной заключается в характере и расположении сигнала чтения. Продольный магнитный слой без подслоя испускает магнитный сигнал только с границы перехода бит (с границы между одной магнитной частицы и другой) под прямым углом к плоскости диска.

Перпендикулярный магнитный слой испускает сигнал по всей площади частицы, а благодаря подслою вектор этого сигнала направлен параллельно плоскости диска. Для считывания требуются принципиально новые головки чтения, которые позволяют значительно увеличить соотношение сигнал/шум и мощность самого сигнала.

Поэтому некоторые компании уже начинают применять новое поколение головок, использующее туннельный магниторезистивный эффект (TMR Heads).

При перпендикулярной записи используется намного более сложный состав магнитного слоя. Под тонким защитным слоем расположен записывающий слой состоящий из окисленного сплава кобальта, платины и хрома. Подложка состоит из двух слоев сложного химического состава, называемых антиферромагнитносвязанными слоями. Именно они позволяют снять внутренние напряженности магнитного поля.

Технология перпендикулярной записи на магнитные диски начала проникать на рынок уже в прошлом году. 4 ноября 2004 года Hitachi анонсировала накопители формфактора 2,5” емкостью 100 Гбайт, основанные на 2 пластинах плотностью 230 Гбит/дюйм2.

Toshiba поставляет свои накопители формфактора 1,8” емкостью 40 Гбайт (133 Гбит/дюйм2). Кроме того, компания обещает применить перпендикулярную запись в своей линейке 0,85” дисков, доведя их емкость до показателя 6-8 Гбайт на пластину.

Seagate, похоже, превзошла в своих разработках всех, достигнув в лабораториях плотности записи в 245 Гбит/дюйм2 и скорости передачи данных в 480 Мбит/сек.

Первый коммерческий продукт от Seagate, построенный по технологии перпендикулярной записи, появится в начале 2006 года. Это будет 2,5” жесткий диск Momentus 5400.3 емкостью 160 Гбайт. Плотность записи составит 130 Гбит на дюйм2.

К 2010 году Seagate предсказывает появление дисков с плотностью записи до 500 Гбит на дюйм2. При этом емкость 3,5” накопителя составит 2 Тбайт, 2,5” – до 640 Гбайт, 1” – 50 Гбайт.

Именно 500 Гбит на кв. дюйм – теоретический предел для существующей на сегодня технологии перпендикулярной записи.

Но вспомним, еще 15 лет назад исследователи IBM называли пределом плотности записи при параллельной записи 30 Гбит/дюйм2, однако сегодня мы наблюдаем показатели до 120 Гбит/дюйм2.

Вполне возможно, что реальное пороговое значение – это 1 Тбит/дюйм2 или даже больше. Кто знает, каковы будут реальные показатели лет через 5-7?

Применение технологии перпендикулярной записи на диски лишь на время отодвигает суперпарамагнитный предел. Рано или поздно индустрия снова столкнется с этим явлением, и снова нужно будет искать выход из ситуации, поэтому инженеры ведущих компаний уже сейчас занимаются разработками новых технологий. Кратко расскажем о некоторых из них.

Улучшением технологии перпендикулярной записи является HAMR (Heat Assisted Magnetic Recording) – запись с предварительным нагревом с помощью лазера. Этот метод предусматривает кратковременный (1 пикосекунда) нагрев участка, на который производится запись, до 100 градусов Цельсия.

При этом магнитные частицы получают больше энергии, и головке записи уже не нужно генерировать поле большой напряженности. После записи в записываемом слое оказываются частицы с большей энергетикой, а это означает повышенную стабильность.

Внедрение этой технологии потребует использования в качестве записывающего слоя принципиально новых материалов с высоким уровнем анизотропности. Речь может идти о таких сплавах, как Fe14Nd2B, CoPt, FePt или даже Co5Sm. Стоят они очень дорого.

Кроме того, специалисты из Seagate всерьез полагают, что в HAMR винчестерах придется ставить 2 раздельные головки. Наиболее необычным является считывающий элемент – это оптическая головка! Точнее, не совсем оптическая, в ней будет использоваться специальное твердотельное зеркало (Planar Solid Immersion Mirror).

HAMR позволит добиться плотности записи как минимум 1 Тбит/дюйм2. Теоретически же такой материал как FePt позволяет повысить плотность в 10 раз! Первые реальные образцы жестких дисков с HAMR следует ждать к 2010 году.

Еще одно перспективное направление – использование материалов, частицы в которых выстроены в битовый массив (Bit Patterned Media). В результате бит информации хранится в одной ячейке-домене, а не в массиве из 70-100 доменов.

Такой материал можно либо создать искусственно с помощью литографии, либо найти сплав с подходящей самоорганизующейся структурой.

Первый метод навряд ли получит развитие. Для получения материала, допускающего плотность записи 1 Тбит/дюйм2, размер одной частицы должен составить максимум 12,5 нм. Ни существующая, ни планируемая в ближайшие 10 лет технология литографии этого не обеспечивает. Хотя есть довольно хитроумные решения, позволяющие не сбрасывать со счетов данный подход.

Поиск самоорганизующихся магнитных материалов (SOMA, Self-Ordered Magnetic Array) – весьма перспективное направление. Уже несколько лет специалисты Seagate указывают на особенности сплава FePt, выпариваемого в гексановом растворителе.

Полученный материал имеет идеально ровную ячеистую структуру. Размер одной ячейки – 2,4 нм.

Если учесть, что каждый домен обладает высокой стабильностью, можно говорить о допустимой плотности записи на уровне 40-50 Тбит/дюйм2! Похоже, это и есть окончательный предел записи на магнитные носители.

Еще одно оригинальное направление связано с отказом от стандартной технологии доступа к данным. Долой вращающиеся диски! Значительно повысить скорость доступа и надежность накопителя сможет диск (или квадрат?!), построенный на технологии PST (Probe Storage Technology).

Представьте, что у вас есть целый массив сканирующих микроскопов, которые способны считывать или записывать данные. Каждый микроскоп имеет доступ к собственному хранилищу данных, так что возможна параллельная работа всех сканеров. Подробности этой технологии не разглашаются, но разработчики обещают, что в сантиметровую «марку» вместится около 10 Гбайт информации!

А что же с другими технологиями хранения данных? Может быть, можно вообще отказаться от накопителей на основе магнитных материалов? Существует три основных конкурента.

Голографические и оптические 3D технологии сталкиваются с проблемами в поисках подходящего материала, обеспечения возможности перезаписи и просто запредельной итоговой цены решения.

Flash-технологии показывают огромный рост в последние годы, но до сих пор не могут тягаться с жесткими дисками по стоимости в пересчете на гигабайт. Емкость таких накопителей пока довольно небольшая, а скорость записи довольно низкая.

Что остается? Молекулярная запись? Но эта технология так и не продвинулась дальше теоретического обоснования. Считать ее конкурентом не приходится.

Сделаем вывод. Ближайшие 5-10 лет обещают быть весьма интересными. Появятся новые типы жестких дисков, начнется гонка объемов, в продажу поступят HDD емкостью 5, а может и 50 Терабайт… Потребность же в таких умопомрачительных объемах информации мы с вами, дорогие читатели, обязательно обеспечим.

Источник: https://www.ferra.ru/review/computers/s26119.htm

Накопители на жестких магнитных дисках

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД, жесткие диски, Hard Disk Drive — HDD) представляют собой устройства, предназначенные для длительно­го хранения информации. В качестве накопителей на жестких магнитных дисках широкое распространение в ПК получили накопители типа винчестер.

Термин «винчестер» является жаргонным названием первой модели жесткого диска ем­костью 16 Кбайт (IBM, 1973 год), имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что случайно совпало с калибром 30/30 известного охотничьего ружья eutwecmep.

В этих накопи­телях один или несколько жестких дисков, изготовленных из сплавов алюминия или из керамики и покрытых ферролаком, вместе с блоком магнитных головок считывания-записи помещены в герметически закрытый корпус.

Под дисками рас­положен двигатель, обеспечивающий вращение дисков, а слева и справа — поворот­ный позиционер с коромыслом, управляющим движением магнитных головок по спиральной дуге для их установки на нужный цилиндр.

Емкость винчестеров благодаря чрезвычайно плотной записи, выполняемой магниторезистивными головками в таких герметических конструкциях, достигает нескольких десятков гигабайтов; быстродействие их также весьма высокое: время доступа от 5 мс, трансфер до 6 Гбайт/с. Магниторезистивные технологии обеспечивают чрезвы­чайно высокую плотность записи, позволяющую размещать 2-3 Гбайт данных на одну пластину (диск). Появление же головок с гигантским магниторезистивным эффектом (GMR — Giant Magnetic Resistance) еще более увеличило плотность записи — возможная емкость одной пластины возросла до 6,4 Гбайт.

НЖМД весьма разнообразны. Диаметр дисков чаще всего 3,5 дюйма (89 мм). Наиболее распространенная высота корпуса дисковода: 25 мм — у настольных ПК, 41 мм — у машин-серверов, 12 мм — у портативных ПК, существуют и дру­гие. Внешние дорожки диска длиннее внутренних.

Поэтому в современных жест­ких дисках используется метод зонной записи. В этом случае все пространство диска делится на несколько зон, причем во внешних зонах секторов размещается больше данных, чем во внутренних.

Это, в частности, позволило увеличить емкость жестких дисков примерно на 30%.

Внешний вид НМЖД со снятой крышкой показан на рис. 6.8.

Рис. 6.8. Жесткий диск со снятой крышкой

  • Есть два основных режима обмена данными между HDD и ОП:
  • Programmed Input/Output(PIO — программируемый ввод-вывод);
  • Direct Memory Access(DMA — прямой доступ к памяти).
  • Внешние запоминающие устройства

РЮ — это режим, при котором перемещение данных между периферийным уст­ройством (жестким диском) и оперативной памятью происходит с участием цен­трального процессора. Существуют следующие режимы передачи: РЮО, РЮ1, РЮ2, РЮЗ, РЮ4. Причем РЮО самый «медленный», а РЮ4 — самый «быст­рый» (16,6 Мбайт/с). Режимы РЮ в современных ПК используются редко, по­скольку сильно загружают процессор.

DMA— это режим, в котором винчестер напрямую общается с оперативной па­мятью без участия центрального процессора, перехватывая управление шиной.

Режимы DMA при интерфейсах IDE поддерживают протоколы SW (SingleWord — однословный) и MW (MultiWord — «многословный»), обеспечивающие трансфер до 66 Мбайт/с (при протоколе MW3 DMA). При интерфейсах SCSI может быть достигнута более высокая скорость передачи.

Так, наиболее популярный сей­час интерфейс Ultra2Wide SCSI (Ultra2 означает работу на тактовой частоте 40 МГц; Wide — ширину шины 16 битов) обеспечивает пропускную способность 80 Мбайт/с, при этом можно подключать до 15 накопителей к одному контрол­леру интерфейса.

А технология FC-AL (Fibre Channel-Arbitrated Loop), исполь­зующая оптоволоконные каналы связи для жестких дисков SCSI, обеспечивает трансфер 200 Мбайт/с и возможность подключения до 256 устройств (использует­ся, естественно, не в ПК, а в больших системах и в дисковых массивах — RAID).

Время доступа к информации на диске напрямую связано со скоростью враще­ния дисков. Стандартные скорости вращения для интерфейса IDE — 3600, 4500, 5400 и 7200 оборотов/мин; при интерфейсе SCSI используются скорости до 10 000 и даже до 12 000 оборотов/мин.

При скорости 10 000 оборотов/мин сред­нее время доступа составляет 5,5 мс. Для повышения скорости обмена данными процессора с дисками НЖМД следует кэшировать.

Кэш-память для дисков име­ет то же функциональное назначение, что и кэш для основной памяти, то есть служит быстродействующим буфером для кратковременного хранения информа­ции, считываемой или записываемой на диск.

Кэш-память может быть встроен­ной в дисковод, а может создаваться программным путем (например, драйвером Microsoft Smartdrive) в оперативной памяти. Ёмкость кэш-памяти диска обычно составляет 2 Мбайт, а скорость обмена данными процессора с кэш-памятью до­стигает 100 Мбайт/с.

Для того чтобы получить на магнитном носителе структуру диска, включающую в себя дорожки и секторы, над ним должна быть выполнена процедура, называемая физическим, или низкоуровневым, форматированием (physical, или low-level formatting).

В ходе выполнения этой процедуры контроллер записывает на носи­тель служебную информацию, которая определяет разметку цилиндров диска на секторы и нумерует их.

Форматирование низкого уровня предусматривает и мар­кировку дефектных секторов для исключения обращения к ним в процессе экс­плуатации диска.

  1. Существует и технология SMART(Self-Monitoring Analysis and Reporting Tech­nology) — технология самотестирования и анализа, осуществляющая автомати­ческую проверку целостности данных, состояния поверхности дисков, пере­нос информации с критических участков на нормальные и другие операции без участия пользователя. Кроме того, при появлении и нарастании серьезных
  2. Глава 6. Запоминающие устройства ПК
  3. ошибок SMART своевременно выдает сообщение о необходимости принятия мер по спасению данных.

В ПК имеется обычно один, реже несколько накопителей на жестких магнитных дисках. Однако в MS DOS программными средствами один физический диск может быть разделен на несколько «логических» дисков; тем самым имитирует­ся несколько НМД на одном накопителе.

Большинство современных накопителей имеют собственную кэш-память емкостью от 2 до 8 Мбайт.

Среди последних новинок заслуживают внимания HDD компании 1-0 Data, представившей в декабре 2002 года три модели емкостью 250 Гбайт: внутренний накопитель UHDI 250 с интерфейсом Ultra ATA-133 и внешние накопители: HDA-IU 250 с интерфейсом USB 2.0 и HDA-IE 250 с интерфейсом IEEE 1394.

Внешние HDD относятся к категории переносных.

В последнее время переносные накопители (их также называют внешними, мо­бильными, съемными, а портативные их варианты — карманными — Pocket HDD) получили широкое распространение. Питание переносных жестких дисков выполняется либо от клавиатуры, либо по шине USB (возможный вариант — через порт PS/2).

Переносные жесткие диски весьма разнообразны: от обычных HDD в отдельных корпусах до стремительно набирающих популярность твердотельных дисков.

Размеры корпуса могут быть разными. Например: 219 х 155 х 44 мм, 143 х 87 х х 27 мм, 126 х 75 х 15 мм и др. Форм-фактор дисков чаще всего 2,5 дюйма, а ем­кость от 1 до 60 Гбайт.

Компания Cornice Inc. (США) готовится к выпуску в конце 2003 года однодюй­мовых винчестеров емкостью 1,5 Гбайт.

Переносить большие массивы данных с одного компьютера на другой позволяют также оптические накопители CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW и DVD-RAM. Их носители обеспечивают перенос больших массивов данных с одного компью­тера на другой.

Кроме того, в силу относительно высокой производительности эти накопители можно использовать в тех же целях, что и обычные стационар­ные жесткие. Такие устройства могут применяться и для решения задач резерв­ного копирования информации.

Перечислим наиболее популярные типы съемных пакетов дисков и дисководов.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/3_207191_nakopiteli-na-zhestkih-magnitnih-diskah.html

Ссылка на основную публикацию