3.4.7. Устройства хранения данных.
3.4.7.1. Жесткий диск.
Накопитель на жестких дисках (Hard Disk Drive, HDD), или винчестер — это устройство, предназначенное для долговременного хранения большого объема информации и объединяющее в одном корпусе сам носитель информации и устройство записи/чтения (рис.3.32).
Для пользователя большое значение имеют объем данных, которые могут быть записаны на жесткий магнитный диск, и быстродействие такого накопителя. Объем памяти жесткого диска, обычно составляет несколько сотен гигабайтов. Не менее важным показателем, определяющим, сколько времени понадобится для передачи считываемых или записываемых данных, является скорость обмена данными.
Устройство жесткого диска
Если открыть корпус жесткого диска, то видно несколько блестящих пластин (рис.3.33), установленных на одной оси. Пластины изготовлены из металла или стекла и имеют с обеих сторон ферромагнитный слой, на который и производится запись информации.
Сторона пластины с нанесенным магнитным слоем называется рабочей поверхностью. Сбоку от пластин расположены магнитные головки для чтения и записи (рис. 3.34). Емкость жесткого диска зависит от числа его пластин и объема на каждой пластине.
Рис.3.34. Схема физического устройства жесткого диска
Пластины жесткого диска помещены в герметичный блок, воздух в котором очищен от влаги и пыли. Для выравнивания давления блок оснащен специальной мембраной. Когда жесткий диск включен, его пластины вращаются с высокой скоростью 5400, 7200, 10000, 15000 об/мин. В результате над ними образуется воздушная подушка, на которой «плавают» магнитные головки. Поскольку пластины диска являются двухсторонними, для каждой из них требуются две магнитные головки. Например, если накопитель имеет 4 пластины, он будет содержать 8 магнитных головок.
Управляет вращением пластин и перемещением магнитных головок контроллер жесткого диска, плата которого находится в нижней части корпуса устройства.
Дорожки и сектора
Как известно, компьютер хранит информацию в виде последовательностей нулей и единиц. На пластине жесткого диска эти значения записываются в микроскопические ячейки, образующие концентрические окружности — дорожки. В данном случае существует некоторая аналогия с виниловой пластинкой или аудиокомпакт-диском, за исключением того, что на этих носителях для записи информации используются последовательности площадок и впадин, образующие спираль.
Каждая дорожка пластины жесткого диска разбита на секторы объемом 512 байт. В современных дисках используется так называемый механизм ZBR (Zone Bit Recording — запись по зонам). В радиальном направлении поверхность пластины разбита на зоны, которые имеют фиксированное число секторов на дорожке, и при удалении от центра пластины число секторов на дорожке увеличивается.
Сектор содержит две области; область данных и область служебной информации. Служебная информация записывается один раз на заводе-изготовителе и не подлежит изменению. Она включает уникальный адрес сектора, по которому его опознает контроллер. Область данных содержит полезную информацию, записываемую на накопитель. Эта область может быть многократно изменена, но только целиком.
В настоящее время наибольшее распространение получили накопители жестких типа.
> Накопители на жестких дисках типа ATА. Их часто называют накопителями типа IDE. В основу функционирования этих устройств положен модернизированный способ записи RLL, базирующийся на использовании переменного числа секторов для каждой дорожки (обычно их количество колеблется в пределах от 32 до 45). Схема управления (контроллер) находится внутри накопителя, и изготовитель может настроить ее для конкретного устройства.
> Накопители на жестких дисках типа SCSI. Эти накопители дороже накопителей IDE. Их применяют, как правило, при необходимости встроить в один компьютер более четырех жестких дисков, В одном компьютере можно установить не более четырех накопителей с интерфейсом АТА и до семи накопителей с интерфейсом SCSI. Ведущими фирмами-производителями накопителей на магнитных дисках являются Seagate, Western Digital, Maxtor, IBM, Samsung.
> Накопители на жестких дисках типа SATА. Это жесткие диски с последовательным интерфейсом SATA, который приходит на смену устаревшему параллельному интерфейсу АТА.