Устройство считывания жестких дисков

Лабораторная работа № 4

HDD (Hard Disk Drive - устройство управления жестких дисков), или винчестер, имеет также название накопитель для жестких дисков, просто жесткие диски, дисководы жестких дисков (на практике - винт), накопитель на жестких дисках (НМЖД), HMDD (Hard Magmetic Disk Drive) и предназначен для хранения основной информации пользователя. Первый жесткий диск имел 30 цилиндров и 30 секторов на цилиндре, поэтому назывался 30/30, по аналогии с автоматической винтовкой, почему и получил прозвище «винчестер», по названию патрона "30-30 Wincheste" которое прижилось до наших дней. Основным отличием жестких дисков от оперативной памяти является то, что при выключении компьютера данные сохраняются, а не уничтожаются, как в оперативной памяти.

Одними из первых жестких дисков в компьютерах типа ХТ были диски емкостью 10Мб, сейчас выпускаются с емкостью, исчисляемой в терабайтах. Время доступа к данным при операциях чтения/записи медленнее, чем в оперативной памяти, но быстрее, чем у гиб­ких дисков. Некоторые компании-производители указывают емкость в Мегабайтах, из расчета, что 1 Мб=1 000 000 байт. Поэтому, если у вас имеется жесткий диск емкостью по документации, например, 500 Гб, то тестирующие программы могут фактически указать 465 Мб. То есть, при измерении в мегабайтах разница может составлять в 4.8%, в гигабайтах разница может составлять 7.6 %, в терабайтах – 9.95%.

Физически жесткие диски устроены аналогично гибким дискам, за исключением того, что в накопителе может находиться не одна пластина, а несколько, расположенных одна под другой, при этом у каждой пластины сверху и снизу находится по магнитной головке. Кроме того, для хранения информации используется не гибкие, а жесткие диски из аллюминия либо стеклянные (последние разрабатывались IBM, но оказались хрупкими), покрытые слоем магнитного материала (ферромагнетика из сплавов железа, марганца и др). Как и в гибких дисководах, головки жестко связаны между собой и расположены одна под другой. Для перемещения одной головки перемещаются и другие, поэтому совокупность головок называется блоком головок. При их фиксированном расположении каждая головка может считывать информацию только с одной дорожки (дорожка - это область в виде узкого кольца на диске, которая считывается головкой без ее смещения), эти дорожки в совокупности всех дисков называются цилиндром. Например, цилиндр 0 содержит все нулевые дорожки дисков, цилиндр 1 содержит первые дорожки и так далее. Обычно в портативных жестких дисках находится один диск, а в стационарных несколько. Каждая дорожка обычно разбита на секторы объемом 512 (в будущем 4096) байт.

Общий объем дисковода рассчитывается по формуле: емкость диска = число цилиндров (или дорожек на одной поверхности) х количество головок (или количество рабочих поверхностей) х размер кластера (512, 1024 и более).

Жесткие диски названы так потому, что твердые пластины с намагниченным слоем жестко устана­вливаются в устройстве на заводе и являются несъемными в отличие от гибких дисков. Из-за боль­шой скорости вращения дисков может возникнуть резонанс, поэтому устройство должно быть прочно укреплено в системном блоке, зафиксировано винтами во всех необходимых местах и находиться в горизонтальном или вертикальном положении. Еше одно неприятное действие вращающихся дисков - эффект гироскопа, потому скорость вращения дисков для ноутбуков несколько ниже, чем у стационарных компьютеров, у которых системный блок неподвижен. При работе считы­вающие головки расположены очень близко от рабочей поверхности. Для сравнения: человеческий во­лос в 5-10 раз толще, чем воздушная подушка между диском и головкой. Поэтому тряска винчесте­ра может привести к повреждению головки и рабочей поверхности дисков. Так как накопитель жестко установлен в системном блоке, то он не должен подвергаться ударным воздействиям. Винчестер не следует разбирать, так как попадание малейшей пыли выведет его из строя, и, кроме того, он центрирован на заводе, а в домашних условиях этого сделать невозможно.

Возможна работа и без жесткого диска, как это было в первом поколении компьютеров, но в этом случае можно работать только в системе ДОС и с небольшим числом программ, так как гибкие диски имеют небольшую емкость. Кроме того, работа будет намного медленнее из-за того, что время доступа к данным значительно больше, чем у жестких дисков.

В последнее время начали выпускаться жесткие диски типа SSP (Solid-State Drive – твердотельный накопитель), у которого вместо диска установлена память на основе флэш-памяти. Компьютер считает, что на нем имеются также оглавление, дорожки, сектора как на жестком диске. Контроллер жесткого диска адрес в виде дорожек, секторов преобразует во внутренний адрес и таким образом происходят операции с ним. Данный вид дисков более быстрый, бесшумный (нет движущихся частей), но более дорогой.

Жесткий диск находится, как правило, внутри системного блока, и пользователь его не видит. Гибкие диски предназначены для хранения и переноса информации с одного компьютера на другой. Рассмотрим вначале принцип действия жестких дисков. Принципы работы гибких дисков подобны жестким, поэтому рассмотрим их особенности далее. Чтобы получить справочную информацию о диске, нужно войти в режим: Мой компьютер →Имя диска, например, С: (правая кнопка) →Свойства →Общие, где будет указана общая емкость, занятого и свободного пространства, тип файловой структуры.