35. Жесткий диск. Характеристики жестких дисков.

Жесткий диск сделан из сплава на основе алюминия и также покрыт магнитным слоем. Он помещен в неразборный корпус, встроенный в системный блок компьютера. По всем профессиональным характеристикам жесткие диски (и соответствующие накопители) значительно превосходят гибкие: емкость от 20 Мбайт до 260 Гбайт (реально диски с емкостью меньшей, чем 1 Гбайт, давно не выпускаются), время доступа к конкретной записи в диапазоне от 1 до 100 мс (миллисекунд), скорость чтения/записи порядка 1 Мбайта/с. Однако жесткий диск не предназначен для транспортировки информации, и это не позволило накопителям на жестких дисках вытеснить НГМД.

Среди множества технических характеристик, отличающих одну модель накопителя от другой, можно выделить некоторые, наиболее важные с точки зрения пользователей.

• Число поверхностей определяет количество физических дисков, нанизанных на шпиндель. Выпускаются накопители с числом поверхностей от 1 до 8 и более. Число поверхностей прямо определяет физический объем накопителя и скорость обработки операций на одном цилиндре. Более быстрыми являются накопители с большим числом поверхностей.

• Частота вращения шпинделя определяет, сколько времени будет затрачено на последовательное считывание одной дорожки или цилиндра. Для дисков емкостью до 1 Гбайта она обычно равна 5400 об/мин, а у более вместительных достигает 7200 и 10 000 об/мин.

• Время перехода от одной дорожки к другой обычно составляет от 3,5 до 5 мс, а у самых быстрых моделей может быть от 0,6 до 1 мс. Этот показатель является одним из определяющих быстродействие накопителя, так как именно переход с дорожки на дорожку является самым длительным процессом в серии процессов произвольного чтения/записи на дисковом устройстве.

• Среднее время установки или поиска — усредненный результат большого числа операций позиционирования на разные цилиндры. Среднее время поиска имеет тенденцию уменьшаться с увеличением емкости накопителя, так как повышается плотность записи и увеличивается число поверхностей. Для дисков емкостью свыше 1 Гбайта оно составляет от 7 до 10 мс. Среднее время поиска является одним из важнейших показателей оценки производительности накопителей.

• Среднее время ожидания — усредненное значение времени, необходимого для прохода нужного сектора к головке. После успокоения головок на требуемом цилиндре контроллер ищет нужный сектор. Это время у дисков свыше гигабайта — около 4 мс.

•Среднее время доступа к данным — время, проходящее с момента получения запроса на операцию чтения/записи от контроллера до физического осуществления операции. Для современных накопителей оно лежит в диапазоне от 10 до 18 мс и используется как базовый показатель при сравнительной оценке скорости накопителей различных производителей.

Среднее время наработки на отказ определяет, сколько времени способен проработать накопитель без сбоев.

36. Технологии записи жестких дисков. Метод параллельной записи. Метод перпендикулярной записи.

Принцип работы жёстких дисков похож на работу магнитофонов. Рабочая поверхность диска движется относительно считывающей головки (например, в виде катушки индуктивности с зазором в магнитопроводе). При подаче переменного электрического тока (при записи) на катушку головки возникающее переменное магнитное поле из зазора головки воздействует на ферромагнетик поверхности диска и изменяет направление вектора намагниченности доменов в зависимости от величины сигнала. При считывании перемещение доменов у зазора головки приводит к изменению магнитного потока в магнитопроводе головки, что приводит к возникновению переменного электрического сигнала в катушке из-за эффекта электромагнитной индукции.

В последнее время для считывания применяют магниторезистивный эффект и используют в дисках магниторезистивные головки. В них изменение магнитного поля приводит к изменению сопротивления, в зависимости от изменения напряжённости магнитного поля. Подобные головки позволяют увеличить вероятность достоверности считывания информации (особенно при больших плотностях записи информации).

Метод продольной записи

Биты информации записываются с помощью маленькой головки, которая, проходя над поверхностью вращающегося диска, намагничивает миллиарды горизонтальных дискретных областей — доменов. При этом вектор намагниченности домена расположен продольно, то есть параллельно поверхности диска. Каждая из этих областей является логическим нулём или единицей, в зависимости от намагниченности.

Метод перпендикулярной записи

Метод перпендикулярной записи — это технология, при которой биты информации сохраняются в вертикальных доменах. Это позволяет использовать более сильные магнитные поля и снизить площадь материала, необходимую для записи 1 бита.