HDD: prinsip kerja dan karakteristik utama

Hard drive, atau, sebagaimana mereka disebut, hard drive adalah salah satu komponen yang paling penting dari sebuah sistem komputer. Semua orang tahu itu. Tapi ini bukan pengguna yang modern bahkan dalam dugaan prinsip tentang bagaimana hard drive. Prinsip operasi, pada umumnya, untuk pemahaman dasar tentang cukup sederhana, tetapi ada beberapa nuansa, yang selanjutnya akan dibahas.

Pertanyaan tujuan dan klasifikasi hard drive?

Pertanyaan tujuan, tentu saja, retoris. Siapa pun, bahkan yang paling entry-level, segera menjawab bahwa hard drive (juga dikenal sebagai hard disk, alias Hard Drive atau HDD) segera menjawab bahwa ia digunakan untuk menyimpan informasi.

Secara umum, benar. Jangan lupa bahwa pada hard drive, kecuali untuk sistem operasi dan file pengguna diciptakan oleh sektor boot sistem operasi, berkat yang ia akan mulai, serta beberapa tanda yang disk dapat dengan cepat menemukan informasi yang diinginkan.

Model-model terbaru cukup beragam: biasa HDD, hard drive eksternal, kecepatan tinggi solid-state drive SSD, meskipun dikaitkan dengan hard disk dan tidak diterima. Hal ini lebih lanjut diusulkan untuk mempertimbangkan perangkat dan prinsip operasi HDD, jika tidak secara penuh maka setidaknya dalam hal ini, yang cukup untuk memahami persyaratan dan proses dasar.

Harap dicatat bahwa ada klasifikasi khusus HDD saat ini pada beberapa kriteria dasar, di antaranya adalah sebagai berikut:

• Metode untuk penyimpanan informasi;
• jenis media;
• metode pengorganisasian akses ke informasi.

Mengapa hard drive disebut hard drive?

Hari ini, banyak orang berpikir tentang mengapa hard drive disebut hard disk milik senjata kecil. Akan terlihat bahwa mungkin ada kesamaan antara dua perangkat?

Istilah muncul sejauh 1973, ketika pasar muncul pertama di dunia HDD, pembangunan yang terdiri dari dua kompartemen terpisah dalam wadah kedap udara. Kapasitas masing-masing kompartemen adalah 30 MB, yang mengapa insinyur telah diberi nama kode untuk disc "30-30", yang sepenuhnya selaras dengan merek yang populer pada saat itu pistol "Winchester, 30-30". Namun, di awal 90-an di Amerika dan Eropa adalah nama dari hampir keluar dari penggunaan, tapi masih populer di ruang pasca-Soviet.

Perangkat dan prinsip operasi HDD

Tapi kita ngelantur. prinsip operasi HDD dapat diringkas sebagai proses membaca atau menulis. Tapi bagaimana hal ini terjadi? Dalam rangka untuk memahami operasi dari hard disk magnetik, Anda harus terlebih dahulu mempelajari cara kerjanya.

Hard drive itu sendiri adalah satu set piring, jumlah yang mungkin berbeda 4-9 dihubungkan oleh poros (poros), yang disebut spindle. Pelat ditempatkan satu di atas yang lain. Dalam kebanyakan kasus, bahan untuk pembuatan mereka adalah aluminium, kuningan, keramik, kaca dan sejenisnya. D. Sendiri piring memiliki lapisan magnetik khusus dari bahan yang disebut piring, berdasarkan gamma ferit oksida, kromium oksida, barium ferrite dan t. D . Setiap ketebalan plat dari sekitar 2 mm.

Untuk merekam dan membaca informasi sesuai kepala radial (satu untuk setiap piring) dan piring yang digunakan di kedua permukaan. Selama rotasi spindle, kecepatan yang dapat 3600-7200 rev. / Min, dan bergerak kepala sesuai dengan dua motor listrik.

Dalam hal ini, prinsip dasar dari hard disk komputer adalah bahwa informasi yang dicatat tidak di mana saja, tetapi di lokasi yang ketat yang ditentukan, yang disebut sektor, yang terletak di trek konsentris atau trek. Untuk menghindari kebingungan, menerapkan aturan seragam. Ada pandangan bahwa prinsip-prinsip hard drive dalam hal struktur logis mereka, universal. Misalnya, ukuran satu sektor, untuk standar bersatu diadopsi di seluruh dunia, adalah 512 byte. sektor dibagi ke dalam kelompok, yang urutan dari sejumlah sektor pada gilirannya. Dan terutama hard disk dari prinsip operasi dalam hal ini adalah bahwa pertukaran informasi dan hanya membuat seluruh cluster (sektor bilangan bulat rantai).

Tapi bagaimana membaca informasi itu? mendorong karya: hard disk sebagai berikut: Menggunakan kepala braket baca khusus dalam radial (heliks) arah bergerak ke trek yang dikehendaki dan pada gilirannya diposisikan di atas sektor tertentu, semua kepala dapat dipindahkan secara bersamaan dengan membaca informasi yang sama tidak hanya dari trek yang berbeda tapi dengan cakram yang berbeda (wafer). Semua trek dengan nomor urut yang sama disebut silinder.

Hal ini dimungkinkan untuk memilih prinsip operasi lain dari hard disk: kepala membaca lebih dekat ke permukaan magnetik (tapi tidak menyentuhnya), semakin tinggi densitas perekaman.

Bagaimana menulis dan membaca informasi?

Hard drive, atau hard drive, dan karena itu telah disebut magnet yang mereka gunakan hukum magnetisme fisika, dirumuskan oleh Faraday dan Maxwell.

Seperti telah disebutkan, piring dari nemagnitochuvstvitelnogo bahan pelapis magnet diterapkan dengan ketebalan beberapa mikrometer. Dalam operasi, medan magnet memiliki struktur domain disebut.

Sebuah domain magnetik adalah ketat dibatasi batas-batas wilayah magnet ferroalloy. Selanjutnya prinsip operasi HDD dapat diringkas sebagai berikut: dalam hal medan magnet luar, bidang drive yang tepat mulai dipandu tepatnya sepanjang garis magnetik dan pada penghentian dampak pada cakram muncul zona remanence di mana informasi yang tersimpan sebelumnya yang terkandung dalam bidang utama .

Untuk penciptaan lapangan eksternal bertanggung jawab untuk merekam kepala membaca, dan membaca zona remanence, menjadi berlawanan dengan kepala menciptakan gaya gerak listrik atau EMF. Maka semuanya sederhana: mengubah EMF sesuai dengan salah satu biner, dan ketiadaan atau penghentian - nol. Waktu perubahan EMF sel yang disebut bit.

Selanjutnya, permukaan magnetik pertimbangan murni Informatika dapat dikaitkan, sebagai semacam titik bit sequence data. Namun, karena lokasi titik-titik ini benar-benar mustahil untuk menghitung secara akurat, pada drive Anda ingin menginstal beberapa jenis pra-ditentukan label yang membantu menentukan lokasi yang diinginkan. Penciptaan label tersebut disebut format (kira-kira perpecahan disk ke track dan sektor, berkerumun).

Struktur logis dan prinsip operasi dari hard drive dalam hal format

Berkenaan dengan organisasi HDD logis di sini di tempat pertama ada format, di mana ada dua jenis utama: tingkat rendah (fisik) dan tingkat tinggi (logika). Tanpa langkah-langkah ini, membawa tentang setiap hard drive ke keadaan bekerja tidak bisa bicara. Untuk informasi tentang cara untuk menginisialisasi hard drive baru, itu akan dibahas secara terpisah.

format tingkat rendah membutuhkan efek fisik pada permukaan HDD, di mana sektor terletak di sepanjang trek. Sangat menarik bahwa prinsip hard drive adalah sedemikian rupa sehingga masing-masing sektor telah menciptakan alamat yang unik, yang meliputi jumlah sektor yang sangat, melacak nomor, di mana ia berada, dan plat nomor. Dengan demikian, organisasi akses langsung memori yang sama alamat langsung dari alamat yang diberikan, daripada mencari informasi yang benar di permukaan, karena yang kecepatan dicapai (meskipun bukan yang paling penting). Perhatikan bahwa ketika format tingkat rendah terhapus sepenuhnya semua informasi dan memulihkan dalam kebanyakan kasus tidak bisa.

Hal lain - format logis (dalam sistem berbasis Windows adalah format cepat atau format Cepat). Selanjutnya, proses ini berlaku untuk penciptaan partisi logical yang mewakili daerah tertentu dari hard disk utama yang beroperasi pada prinsip yang sama.

format logis terutama mempengaruhi daerah sistem, yang terdiri dari boot sector dan tabel partisi (record Boot MBR), alokasi file tabel (FAT, NTFS, dan sebagainya. D.) Dan direktori root (direktori root).

Merekam informasi di sektor cluster dilakukan melalui beberapa bagian, dimana dalam satu cluster tidak dapat berisi dua benda yang identik (file). Sebenarnya, penciptaan partisi logis, karena memisahkannya dari partisi sistem utama, sehingga informasi yang tersimpan di dalamnya, jika ada kesalahan dan kegagalan untuk mengubah atau penghapusan tidak terpengaruh.

Karakteristik utama HDD

Saya pikir, secara umum HDD prinsip pengoperasian sedikit dipahami. Kita sekarang beralih ke fitur utama, yang memberikan gambaran lengkap dari semua peluang (atau kerugian) dari hard drive modern.

Prinsip disk dan utama karakteristik keras mungkin sangat berbeda. Untuk memahami apa yang dipertaruhkan, kami memilih parameter yang paling dasar yang menjadi ciri semua diketahui menyimpan informasi tanggal:

• kapasitas (volume);
• kinerja (data kecepatan akses membaca dan menulis informasi);
• antarmuka (metode koneksi, jenis controller).

Kapasitas adalah jumlah total informasi yang dapat direkam dan disimpan pada hard drive. industri manufaktur HDD berkembang sangat cepat sehingga saat ini telah memasuki penggunaan hard disk dengan volume urutan 2 TB atau lebih. Dan, karena diyakini ini tidak membatasi.

Interface - karakteristik yang paling signifikan. Hal ini menentukan cara yang perangkat terhubung ke motherboard, yang kontroler digunakan sebagai membaca dan menulis dilakukan, dan sebagainya. D. interface utama dan paling umum dianggap IDE, SATA dan SCSI.

Disk dengan IDE-antarmuka yang berbeda biaya rendah, namun, di antara kelemahan utama dapat membedakan sejumlah perangkat yang terhubung secara bersamaan (maksimum empat) dan data rate yang rendah (dan bahkan dengan dukungan akses memori langsung Ultra DMA atau protokol Ultra ATA (Mode 2 dan Modus 4). Meskipun diyakini penggunaannya dapat meningkatkan tingkat kecepatan baca / tulis dari 16 Mb / s, namun kecepatan jauh lebih rendah dari dalam kenyataan. Selain itu, untuk modus UDMA membutuhkan instalasi driver khusus, yang dalam teori, harus disertakan dengan motherboard.

Berbicara tentang apa prinsip hard drive dan fitur, Anda tidak bisa mengabaikan antarmuka SATA, yang merupakan versi penerus dari IDE ATA. Keuntungan dari teknologi ini adalah bahwa membaca / menulis kecepatan dapat ditingkatkan sampai 100 Mb / s dengan menggunakan kecepatan tinggi bus Fireware IEEE-1394.

Akhirnya, antarmuka SCSI dibandingkan dengan dua sebelumnya adalah yang paling fleksibel dan tertinggi kecepatan (baca / tulis kecepatan hingga 160MB / s dan di atas). Tapi ada hard drive tersebut hampir dua kali lebih mahal. Namun jumlah perangkat penyimpanan yang terhubung secara bersamaan mulai 7-15, koneksi dapat dilakukan tanpa de-energi komputer, dan panjang kabel bisa di urutan 15-30 meter. Sebenarnya, jenis ini HDD untuk sebagian besar tidak berlaku untuk PC pengguna dan server.

Kinerja karakteristik kecepatan transmisi dan throughput kapasitas I / O, waktu transmisi biasanya dinyatakan dan jumlah data yang ditransmisikan dalam seri, dan dinyatakan dalam MB / s.

Beberapa opsi tambahan

Berbicara tentang apa yang merupakan prinsip disk yang kerja keras dan apa parameter mempengaruhi operasinya, tidak dapat dihindari, dan beberapa fitur tambahan, yang dapat mempengaruhi kinerja atau kehidupan perangkat.

Di sini, di tempat pertama adalah kecepatan rotasi, yang secara langsung mempengaruhi pencarian dan inisialisasi waktu (pengakuan) dari sektor yang diinginkan. Ini disebut-waktu pencarian laten - Interval selama kebutuhan untuk sektor ini ternyata kepala baca. Hari ini mengadopsi beberapa standar untuk kecepatan spindle, dinyatakan dalam putaran per menit dengan waktu tunda dalam milidetik:

• 3.600-8,33;
• 4.500-6,67;
• 5.400-5,56;
• 7.200-4,17.

Hal ini mudah dilihat bahwa semakin tinggi kecepatan, semakin sedikit waktu yang dihabiskan di sektor pencarian, dan bidang fisik - oleh revolusi disk ke titik kepala instalasi piring posisi yang diinginkan.

parameter lain - transfer rate internal. Di trek luar minimal tetapi meningkatkan dengan transisi bertahap ke trek batin. Dengan demikian, proses defragmentasi sama mewakili pergerakan data yang sering digunakan di daerah tercepat disk - tidak hanya transfer jalur batin dengan kecepatan membaca yang lebih besar. kecepatan eksternal memiliki nilai tetap dan tergantung pada interface yang digunakan.

Akhirnya, salah satu poin penting yang terkait dengan kehadiran cache hard drive sendiri atau penyangga. Bahkan, hard drive bekerja dalam hal prinsip penyangga penggunaan sesuatu yang mirip dengan memori operasional atau virtual. Ukuran yang lebih besar cache (128-256 kb), semakin cepat hard drive.

Persyaratan utama untuk HDD

persyaratan dasar, yang dalam banyak kasus disajikan hard drive, tidak begitu banyak. Hal utama - kehidupan panjang dan kehandalan.

Standar dasar bagi kebanyakan HDD dianggap kehidupan urutan 5-7 tahun dengan waktu operasi tidak kurang dari lima ratus ribu jam, tapi untuk high-end drive, angka tersebut tidak kurang dari satu juta jam.

Seperti untuk keandalan, bertanggung jawab untuk fungsi ini dari self-test SMART, yang memonitor status dari unsur-unsur individual dari hard disk dengan melakukan pemantauan konstan. Berdasarkan data yang dikumpulkan dapat dihasilkan bahkan perkiraan penampilan kemungkinan kesalahan di masa depan.

Tak usah dikatakan bahwa pengguna tidak harus berdiri di pinggir. Misalnya, ketika menggunakan HDD sangat penting untuk mengamati kisaran suhu optimal (0-50 ± 10 derajat Celcius) untuk menghindari guncangan, dampak dan jatuh hard drive, terkena debu atau partikel kecil lainnya, dll Kebetulan, banyak akan .. tertarik untuk mengetahui bahwa partikel asap yang sama adalah sekitar dua kali lebih besar dari jarak antara kepala membaca dan permukaan magnetik dari hard drive, dan rambut manusia - 5-10 kali.

Pertanyaan menginisialisasi sistem dengan mengganti hard drive

Sekarang beberapa kata tentang tindakan apa yang harus diambil, jika karena alasan pengguna untuk mengubah hard drive atau menginstal dpolnitelny.

Sepenuhnya menggambarkan proses tidak akan, dan akan fokus hanya di panggung utama. Pertama, Anda harus menghubungkan hard drive dan melihat dalam pengaturan BIOS, jika hardware baru terdeteksi, di bagian Administrasi disk untuk menginisialisasi dan membuat boot record, membuat volume sederhana, menetapkan ID (surat) dan untuk memformat dengan pilihan sistem file. Baru setelah itu baru "sekrup" sepenuhnya siap untuk operasi.

kesimpulan

Itu semua yang datang untuk singkat dasar-dasar fungsi dan kinerja hard drive modern. Prinsip operasi dari hard drive eksternal tidak dianggap penting karena praktis tidak berbeda dari yang digunakan untuk HDD stasioner. Satu-satunya perbedaan adalah hanya dalam metode menghubungkan penyimpanan tambahan ke PC atau laptop. Yang paling umum adalah koneksi via USB-interface yang terhubung langsung ke motherboard. Pada saat yang sama, jika Anda ingin memastikan kinerja maksimum, lebih baik menggunakan standar USB 3.0 (port dalam berwarna biru), tentu saja, asalkan HDD eksternal itu sendiri mendukungnya.

Adapun sisanya, saya pikir banyak orang bahkan sedikit, menjadi jelas bagaimana hard disk dari jenis apa pun. Mungkin informasi di atas telah diberikan terlalu banyak teknis, lebih bahkan dari kursus fisika sekolah, namun tanpa bahwa untuk memahami semua prinsip-prinsip dasar dan metode yang ditetapkan dalam HDD produksi dan aplikasi teknologi tidak akan mengerti.