Технический блог

Жесткий диск компьютера

Жесткий диск компьютера

Жесткий диск компьютера (хард, хард диск, HDD, винчестер) – это энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. В отличие от «гибкого» диска, информация на нем записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В некоторых жестких дисках используется одна пластина, в других несколько на одной оси.

Жесткий диск компьютера

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.

Жесткий диск компьютера состоит из герметичного блока и платы электроники. Герметичный блок заполнен обычным обеспыленным воздухом под атмосферным давлением, и в нем размещены все механические части. Кинематика жесткого диска состоит из одного или нескольких магнитных дисков, жестко закрепленных на шпинделе двигателя, и системы позиционирования магнитных головок. Магнитная головка находится на одной из сторон вращающегося магнитного диска и осуществляет чтение и запись данных с поверхности магнитных дисков, вращающихся со скоростью до 15 000 оборотов в минуту.

Головки закреплены на специальных держателях и перемещаются системой позиционирования между центром и краем диска. Точное позиционирование магнитных головок осуществляется по записанной на диске сервоинформации. Считывая ее, система позиционирования определяет силу тока, которую нужно пропустить через катушку электромагнитного привода для удержания магнитной головки над требуемой дорожкой.

При включении питания процессор винчестера выполняет тестирование электроники, после чего выдает команду включения шпиндельного двигателя. При достижении некоторой критической скорости вращения плотность увлекаемого поверхностями дисков воздуха становится достаточной для преодоления силы прижима головок к поверхности и поднятия их на высоту меньше микрона над поверхностями дисков. С этого момента и до снижения скорости ниже критической головки ‘парят’ на воздушной подушке и совершенно не касаются поверхностей дисков.

После достижения дисками скорости вращения, близкой к номинальной, головки выводятся из зоны парковки, и начинается поиск сервометок для точной стабилизации скорости вращения, после чего выполняется считывание микрокода и другой служебной информации с магнитной поверхности. В завершение инициализации выполняется тестирование системы позиционирования путем перебора заданной последовательности дорожек, и если оно проходит успешно, жесткий диск сообщает о готовности к работе. Для повышения надежности хранения информации микропрограмма жестких дисков отслеживает технологические параметры (SMART), доступные для считывания и анализа программой, которая уведомляет пользователя о надвигающемся сбое.

Жесткий диск компьютера, основные типы

  • Жесткие диски для настольных компьютеров традиционно изготовляются размером 3.5′, имеют скорость вращения 5400 или 7200 об/мин и интерфейс подключения IDE или SATA.
  • Жесткие диски для серверов имеют более высокую скорость вращения (до 15000 об/м). Для подключения в них используются различные модификации параллельного (SCSI) или последовательного (SATA, SAS) интерфейсов. Т.к. эти диски применяются в системах, требующих повышенной надежности хранения информации, они имеют более высокое качество изготовления и время безотказного функционирования превышающее 1000000 часов. До недавнего времени жесткие диски для серверов имели ширину 3.5′. Сегодня стали появляться 2.5-дюймовые модели.
  • Портативные внешние жесткие диски позволяют практически полностью решить проблемы, связанные с транспортировкой объемных файлов. Такой мобильный носитель состоит из 2.5′ или 3.5′-жесткого диска и контроллера для подключения к требуемому порту. Контролеры, в свою очередь, могут подключаться к компьютеру через интерфейс USB 2.0 или FireWire (1394).
  • Стационарные внешние жесткие диски могут состоять из одного или нескольких накопителей, они могут иметь достаточно большие вес и размеры, для их работы может потребоваться отдельное питание, но при этом они позволяют хранить большой объем информации.
  • Жесткие диски для ноутбуков имеют размер 2.5′ и 1.8′, скорость вращения 4200 или 5400 об/мин и интерфейс подключения IDE. Следует отметить, что из-за конструктивных особенностей, тепловыделение и уровень шума жестких дисков такого типа существенно ниже, чем у винчестеров, используемых для настольных компьютеров и серверов.
Жесткий диск компьютера

Форм-фактор жесткого диска.

Все выпускаемые жесткие диски имеют стандартные размеры и посадочные отверстия для крепления. В ПК, ноутбуках или серверах для установки жесткого диска имеются специальные установочные места определенного форм-фактора. Для внешних накопителей этот параметр указывает стандарт жесткого диска, который используется в накопителе. Форм-факторы жестких дисков: 1′, 1.3′, 1.8′ 2.5′ 3.5′. Цифра указывает ширину HDD в дюймах. Чем меньше эта цифра, тем меньше его размеры и вес.

IDE RAID

  • RAID (Redundant Array of Independent Disks) – технология, которая позволяет объединить несколько независимых дисковых накопителей в один массив. Основной целью использования RAID-массивов является повышение доступности и защищенности данных.
  • RAID JBOD (Just A Bunch of Disks) – в этом режиме RAID-контроллер объединяет диски в единый массив.
  • RAID 0 – в этом режиме из нескольких дисков формируется один массив. При доступе к этому массиву обращение к дискам происходит параллельно, благодаря чему скорость работы повышается. Но если на любом из жестких дисков происходит сбой, то данные теряются.
  • RAID 1 – на двух жестких дисках хранятся идентичные данные. При неисправности одного жесткого диска все данные остаются доступными на другом диске без ущерба для целостности данных.
  • RAID 10 – представляет собой комбинацию RAID 0 для повыщения производительности и RAID 1 для защиты данных. Для такого массива необходимо четыре диска.
  • RAID 5 – все данные разбиваются на блоки и для каждого блока формируется блок ‘четности’, по которому можно восстановить утерянные данные. Блоки с данными и блоки ‘четности’ записываются вперемешку на все диски.

Добавить комментарий

17 − четырнадцать =

Закрыть меню