Области дискового пространства

Всё пространство диска разбито на две области — пользовательскую и служебную. Пользовательская область предназначена для данных записываемых извне по интерфейсу и, кроме того, включает резерв для перемещения сбойных секторов. Служебная область содержит данные, необходимые для работы микропрограммы контроллера — программные модули, паспорт диска, таблицы транслятора и другие. Повреждение служебной области — частая причина выхода винчестеров из строя.

Разделы и файловые системы

Пользовательское пространство винчестера может состоять из одного или нескольких разделов, на каждом из которых может быть произвольная файловая система. Данная функциональность обеспечивается на уровне операционной системы компьютера и никак не связана с какими либо особенностями функционирования жёстких дисков. Тип таблицы разделов зависит от компьютерной платформы:

• на IBM-PC используется формат MBR;

• на Amiga — RDB;

• на Mac — собственный формат или GUID Partition Table;

Функционирование винчестера Включение и выключение

После подачи питания на винчестер, процессор контроллера начинает исполнение микропрограммы, находящейся в собственном ПЗУ. Эта программа обеспечивает элементарное самотестирование контроллера. После чего включается и раскручивается шпиндельный двигатель. При достижении достаточной скорости вращения, когда головки оторвутся от поверхности дисков, происходит разблокировка сервопривода головок и они распарковываются. После распарковки головок контроллер считывает необходимые для работы данные, и если они считались нормально, винчестер готов к работе.

При определённых условиях возможна неполная инициализация накопителя. У практически всех винчестеров есть «безопасный режим» (Safe mode), но он существует исключительно для технологических целей.

При пропадании питания производится автоматическая парковка головок. Технологические методы парковки довольно разнообразны. Она может обеспечиваться за счёт энергии вращения дисков (шпиндельный двигатель используется в качестве генератора), заряда конденсаторов. Наиболее же распространённый метод — при пропадании напряжения на катушке сервопривода под действием электромагнитных сил головки сами переходят в запаркованное положение. Выключение двигателя и парковка возможны также посредством команды через интерфейс.

Обмен данными

Всё время работы винчестер обеспечивает выполнение команд, передаваемых по интерфейсу. В основе обмена данными с винчестером лежат две команды — чтение и запись информации. Это единственные необходимые команды. Обе команды содержат параметры, определяющие номер сектора и количество секторов.

При поступлении команды на запись жёсткий диск производит приём данных по интерфейсу, вычисляет транслятором координаты физической области, позиционирует головки и записывает информацию на поверхность, после чего производит проверку записи и, в случае необходимости, производит перемещение сбойных секторов. Также производится запись информации во внутренний кэш диска.

По команде чтение сначала проверяется наличие нужных данных во внутреннем кэше. В случае их обнаружения данные просто передаются по интерфейсу из кэша. Если данные в кэше не найдены, как и при записи, производится трансляция номера сектора, после чего производится считывание данных с поверхности, исправление ошибок и проверка правильности считывания. При неправильном считывании как правило производятся повторные попытки, а если и они не удались, то контроллер посылает по интерфейсу сигнал отказа. Часто данные и диска считываются треком целиком, даже если нужен всего один сектор. В этом случае дополнительно считавшиеся данные также попадают в кэш, что приводит к ускорению работы при последовательном считывании данных маленькими порциями.

Команда проверка производит действия, подобные чтению, но не передаёт данные по шине. Посредством её можно проводить сканирование поверхности диска на предмет бэдов достаточно быстро.

Оставшаяся с времён дисков с физической адресацией команда позиционирование может обрабатываться современными винчестерами произвольным образом. Винчестер может как реально позиционировать головки, так и отвечать по интерфейсу успешным завершением, не производя никаких действий.