Kiintolevyn tietueen lukemisen periaate. Magneettinen ja optinen säilytys

Magneettinen kiintolevyasema (HDD) \ HDD (kiintolevyasema) \ kiintolevy (media) on materiaalinen esine, joka pystyy tallentamaan tietoja.

Tietojen tallennuslaitteet voidaan luokitella seuraavien kriteerien mukaan:

tiedon tallennusmenetelmä: magnetosähköinen, optinen, magneto-optinen;
tallennusvälineen tyyppi: joustavat ja kovalevyt magneettiset levyt, optiset ja magneto-optiset levyt, magneettinauhat, puolijohdemuistielementit;
menetelmä tiedon pääsyn järjestämiseksi - suorat, peräkkäiset ja lohkopääsyasemat;
tiedontallennuslaitteen tyyppi - sulautettu (sisäinen), ulkoinen, erillinen, mobiili (puettava) jne.

Merkittävä osa tällä hetkellä käytössä olevista tiedontallennuslaitteista perustuu magneettiseen mediaan.

Kiintolevylaite

Kiintolevy sisältää joukon levyjä, jotka useimmiten edustavat metallilevyjä, jotka on päällystetty magneettisella materiaalilla - lautasella (gammaferriittioksidi, bariumferriitti, kromioksidi...) ja kytketty toisiinsa karalla (akseli, akseli).
Itse levyt (paksuus noin 2 mm) on valmistettu alumiinista, messingistä, keramiikasta tai lasista. (katso kuva)

Levyjen molempia pintoja käytetään tallentamiseen. Käytetty 4-9 levyt. Akseli pyörii suurella vakionopeudella (3600-7200 rpm)
Levyjen pyörittäminen ja päiden radikaali liike suoritetaan käyttämällä 2 sähkömoottorit.
Tiedot kirjoitetaan tai luetaan käyttämällä kirjoitus/lukupäät yksi jokaiselle levyn pinnalle. Päiden lukumäärä on yhtä suuri kuin kaikkien levyjen työpintojen lukumäärä.

Tiedot kirjoitetaan levylle tiukasti määriteltyihin paikkoihin - samankeskisesti kappaleita (kappaleita) . Kappaleet on jaettu aloilla. Yksi sektori sisältää 512 tavua tietoa.

Tiedonvaihto RAM:n ja NMD:n välillä suoritetaan peräkkäin kokonaisluvun (klusterin) avulla. Klusteri- peräkkäisten sektoreiden ketjut (1,2,3,4,...)

Erityinen moottori kohdistaa luku-/kirjoituspään tietyn raidan päälle hakasulkeen avulla (siirtää sitä säteittäiseen suuntaan).
Kun levyä käännetään, pää sijaitsee halutun sektorin yläpuolella. Ilmeisesti kaikki päät liikkuvat samanaikaisesti ja lukevat tietoa, datapäät liikkuvat samanaikaisesti ja lukevat tietoa eri asemien identtisistä raidoista.

Kiintolevyn raidat samalla sarjanumero eri kiintolevyillä sitä kutsutaan sylinteri .
Luku- ja kirjoituspäät liikkuvat lautasen pintaa pitkin. Mitä lähempänä pää on levyn pintaa koskematta siihen, sitä suurempi on sallittu tallennustiheys.

Kiintolevylaite

Tiedon lukemisen ja kirjoittamisen magneettinen periaate

Magneettisen tiedon tallennusperiaate

Tiedon tallennus- ja toistoprosessien fyysiset perustat magneettisille tietovälineille on luotu fyysikkojen M. Faradayn (1791 - 1867) ja D. C. Maxwellin (1831 - 1879) teoksissa.

Magneettisessa tallennusvälineessä digitaalinen tallennus valmistettu magneettisesti herkälle materiaalille. Tällaisia materiaaleja ovat muun muassa rautaoksidit, nikkeli, koboltti ja sen yhdisteet, seokset sekä magnetoplastit ja magnetoelastat viskoosien muovien ja kumin kanssa, mikrojauheiset magneettiset materiaalit.

Magneettinen pinnoite on useita mikrometrejä paksu. Pinnoite levitetään ei-magneettiselle alustalle, jota käytetään magneettinauhoille ja levykkeille, joissa käytetään erilaisia muovityyppejä, sekä Kovalevyt- alumiiniseokset ja komposiittiset substraattimateriaalit. Levyn magneettipäällysteellä on aluerakenne, ts. koostuu monista magnetoiduista pienistä hiukkasista.

Magneettinen verkkotunnus (latinan sanasta dominium - hallussapito) on mikroskooppinen, tasaisesti magnetoitunut alue ferromagneettisissa näytteissä, jotka on erotettu viereisistä alueista ohuilla siirtymäkerroksilla (aluerajoilla).

Ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta domeenien omat magneettikentät suuntautuvat magneettikenttälinjojen suunnan mukaisesti. Kun ulkoisen kentän vaikutus lakkaa, alueen pinnalle muodostuu jäännösmagnetoitumisen vyöhykkeitä. Tämän ominaisuuden ansiosta tiedot tallennetaan magneettiselle välineelle magneettikentän läsnä ollessa.

Tietoa tallennettaessa ulkoinen magneettikenttä luodaan magneettipään avulla. Tietojen lukuprosessissa magneettipäätä vastapäätä sijaitsevat jäännösmagnetisaatiovyöhykkeet indusoivat siihen sähkömotorisen voiman (EMF) lukemisen aikana.

Magneettilevyltä kirjoittamisen ja lukemisen kaavio on esitetty kuvassa 3.1. EMF:n suunnan muutos tietyn ajanjakson aikana tunnistetaan binääriyksiköllä, ja tämän muutoksen puuttuminen merkitään nollalla. Määritetty ajanjakso kutsutaan bittielementti.

Pinta magneettinen media pidetään sarjana pisteen paikkoja, joista jokaiseen liittyy vähän tietoa. Koska näiden paikkojen sijaintia ei ole määritetty tarkasti, tallennus vaatii valmiiksi lisätyt merkit, jotka auttavat löytämään tarvittavat tallennuspaikat. Tällaisten synkronointimerkkien käyttämiseksi levy on jaettava raitoihin
ja alat - muotoilu

Levyllä olevien tietojen nopean käytön järjestäminen on tärkeä vaihe tietojen tallentamisessa. Nopea pääsy mihin tahansa levypinnan osaan varmistetaan ensinnäkin antamalla sille nopea kierto ja toiseksi siirtämällä magneettista luku-/kirjoituspäätä levyn sädettä pitkin.
Levyke pyörii nopeudella 300-360 rpm ja kiintolevy 3600-7200 rpm.

Kiintolevyn looginen laite

Magneettilevy ei ole aluksi käyttövalmis. Jotta se saadaan käyttökuntoon, sen on oltava muotoiltu, eli levyrakenne on luotava.

Levyn rakenne (asettelu) luodaan alustuksen aikana.

Muotoilu magneettilevyt sisältävät 2 vaihetta:

fyysinen muotoilu ( matala taso)
boolen ( korkeatasoinen).

Fyysisesti formatoitaessa levyn työpinta jaetaan erillisiin alueisiin, joita kutsutaan sektorit, jotka sijaitsevat samankeskisiä ympyröitä pitkin - polkuja.

Lisäksi määritetään ja merkitään sektorit, jotka eivät sovellu tietojen tallentamiseen huono välttääkseen niiden käytön. Jokainen sektori on pienin levyllä oleva tietoyksikkö oma osoite tarjota suora pääsy siihen. Sektoriosoite sisältää levyn sivunumeron, raidan numeron ja raidan sektorinumeron. Levyn fyysiset parametrit on asetettu.

Pääsääntöisesti käyttäjän ei tarvitse käsitellä fyysistä muotoilua, koska useimmissa tapauksissa kiintolevyt saapuvat alustettuina. Yleisesti ottaen tämä tulisi tehdä erikoistuneessa palvelukeskuksessa.

Matalan tason muotoilu on tehtävä seuraavissa tapauksissa:

jos radalla nolla on vika, mikä aiheuttaa ongelmia käynnistettäessä kiintolevyltä, mutta itse levy on käytettävissä käynnistettäessä levykkeeltä;
jos palautat vanhan levyn toimintakuntoon, esimerkiksi rikkinäisestä tietokoneesta uudelleen järjestettynä.
jos levy on alustettu toimimaan toisen käyttöjärjestelmän kanssa;
jos levy on lakannut toimimasta normaalisti ja kaikki palautusmenetelmät eivät ole tuottaneet positiivisia tuloksia.

Yksi asia on pidettävä mielessä, että fyysinen muotoilu on erittäin voimakas operaatio- kun se suoritetaan, levylle tallennetut tiedot poistetaan kokonaan, ja niiden palauttaminen on täysin mahdotonta! Siksi älä jatka matalan tason alustamista, ellet ole varma, että olet tallentanut kaikki tärkeät tiedot pois kiintolevyltä!

Kun olet suorittanut matalan tason muotoilun, seuraava vaihe on luominen hajoaa kovaa levy yhdeksi tai useammaksi loogiset asemat - paras tapa käsitellä levyllä hajallaan olevien hakemistojen ja tiedostojen sotkua.

Ilman laitteisto-elementtien lisäämistä järjestelmään saat mahdollisuuden työskennellä yhden kiintolevyn useiden osien, kuten useiden asemien, kanssa.
Tämä ei lisää levyn kapasiteettia, mutta sen organisaatiota voidaan parantaa merkittävästi. Lisäksi eri käyttöjärjestelmissä voidaan käyttää erilaisia loogisia asemia.

klo looginen muotoilu media on vihdoin valmis tietojen tallentamista varten looginen organisaatio levytila.
Levy on valmis kirjoittamaan tiedostoja luomiin sektoreihin matalan tason muotoilu.
Levyosiotaulukon luomisen jälkeen seuraa seuraava vaihe - osion yksittäisten osien looginen muotoilu, jäljempänä loogiset levyt.

Looginen asema - Tämä on osa kiintolevystä, joka toimii samalla tavalla kuin erillinen asema.

Looginen muotoilu on paljon yksinkertaisempi prosessi kuin matalan tason muotoilu.
Suorita se käynnistämällä FORMAT-apuohjelman sisältävältä levykkeeltä.
Jos sinulla on useita loogisia asemia, alusta ne kaikki yksitellen.

Loogisen alustusprosessin aikana levy varataan järjestelmän alue , joka koostuu 3 osasta:

käynnistyssektori ja osiotaulukko (Käynnistystietue)
Tiedostojen varaustaulukot (FAT), johon tallennetaan tiedostojen raitojen ja sektoreiden lukumäärät
juurihakemisto (Root Directory).

Tiedot tallennetaan osissa klusterin kautta. Samassa klusterissa ei voi olla kahta eri tiedostoa.
Lisäksi levylle voidaan antaa nimi tässä vaiheessa.

Kiintolevy voidaan jakaa useaan loogiseen asemaan ja päinvastoin 2 kiintolevyä voidaan yhdistää yhdeksi loogiseksi asemaksi.

On suositeltavaa luoda vähintään kaksi osiota (kaksi loogista asemaa) kiintolevyllesi: yksi niistä on varattu käyttöjärjestelmälle ja ohjelmistolle, toinen asema on varattu yksinomaan käyttäjätiedoille. Siten tiedot ja järjestelmätiedostot tallennetaan erillään toisistaan, ja käyttöjärjestelmän vian sattuessa on paljon suurempi todennäköisyys tallentaa käyttäjätietoja.

Kiintolevyjen ominaisuudet

Kiintolevyt (kovalevyt) eroavat toisistaan seuraavilla ominaisuuksilla:

kapasiteettia
suorituskyky – tietojen käyttöaika, tiedon luku- ja kirjoitusnopeus.
liitäntä (liitäntätapa) - ohjaimen tyyppi, johon kiintolevy tulee liittää (useimmiten IDE/EIDE ja erilaisia vaihtoehtoja SCSI).
muut ominaisuudet

1. Kapasiteetti— levylle mahtuvan tiedon määrä (valmistustekniikan tason mukaan).
Nykyään kapasiteetti on 500-2000 tai enemmän. Kiintolevytilaa ei voi koskaan olla tarpeeksi.

2. Toimintanopeus (suorituskyky) levylle on ominaista kaksi indikaattoria: levyn käyttöaika Ja levyn luku/kirjoitusnopeus.

Kirjautumisaika – aika, joka tarvitaan luku-/kirjoituspäiden siirtämiseen (sijoittamiseen) haluttuun raitaan ja haluttuun sektoriin.
Keskimääräinen tyypillinen käyttöaika kahden satunnaisesti valitun raidan välillä on noin 8-12 ms (millisekuntia), nopeammilla levyillä 5-7 ms.
Siirtymäaika viereiseen rataan (viereinen sylinteri) on alle 0,5 - 1,5 ms. Kestää myös aikaa kääntyä halutulle sektorille.
Levyjen kokonaiskiertoaika nykyisillä kiintolevyillä on 8 - 16 ms, keskimääräinen sektorin odotusaika on 3-8 ms.
Mitä lyhyempi käyttöaika, sitä nopeammin levy toimii.

Luku/kirjoitusnopeus(tulo/lähtö kaistanleveys) tai tiedonsiirtonopeus (siirto)– peräkkäisten tietojen siirtoaika ei riipu pelkästään levystä, vaan myös sen ohjaimesta, väylätyypeistä ja prosessorin nopeudesta. Hitaiden levyjen nopeus on 1,5-3 MB/s, nopeilla 4-5 MB/s, uusimpien 20 MB/s.
SCSI-liitännällä varustetut kiintolevyt tukevat 10 000 rpm:n pyörimisnopeutta. ja keskimääräinen hakuaika 5ms, tiedonsiirtonopeus 40-80 Mb/s.

3.Kiintolevyn käyttöliittymästandardi - eli ohjaintyyppi, johon kiintolevy tulee liittää. Se sijaitsee emolevyllä.
Pääliitäntöjä on kolme

IDE ja sen eri muunnelmat

IDE (Integrated Disk Electronic) tai (ATA) Advance Technology Attachment
Edut: yksinkertaisuus ja alhaiset kustannukset

Siirtonopeus: 8,3, 16,7, 33,3, 66,6, 100 Mb/s. Tietojen kehittyessä käyttöliittymä tukee laiteluettelon laajentamista: kovalevy, superlevyke, magnetooptiikka,
NML, CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, LS-120, ZIP.

Joitakin rinnakkaistoimintoja (gneuing ja irrottaminen/uudelleenkytkentä) ja tiedon eheyden valvontaa siirron aikana esitellään. IDE:n suurin haittapuoli on liitettyjen laitteiden pieni määrä (enintään 4), mikä ei selvästikään riitä huippuluokan PC:lle.
Nykyään IDE-liitännät ovat siirtyneet uusiin Ultra ATA -vaihtoprotokolliin. Lisää merkittävästi suorituskykyäsi
Mode 4 ja DMA (Direct Memory Access) Mode 2 mahdollistavat tiedonsiirron nopeudella 16,6 Mb/s, mutta todellinen nopeus tiedonsiirto olisi paljon vähemmän.
Standardit Ultra DMA/33 ja Ultra DMA/66, kehitetty helmikuussa 1998. Quantumilla on 3 toimintatilaa 0, 1, 2 ja 4, toisessa tilassa kantoaalto tukee
siirtonopeus 33Mb/s. (Ultra DMA/33 Mode 2) Jotta näin suuri nopeus voidaan saavuttaa vain vaihdettaessa taajuusmuuttajan puskurin kanssa. Hyödyntämään
Ultra DMA -standardit edellyttävät kahden ehdon täyttymistä:

1. laitteistotuki emolevyssä (piirisarjassa) ja itse asemassa.

2. Ultra DMA -tilan tukeminen, kuten muutkin DMA (suora muistin käyttö).

Vaatii erityisen ajurin eri piirisarjoille. Pääsääntöisesti ne sisältyvät emolevyyn; tarvittaessa se voidaan "ladata"
Internetistä emolevyn valmistajan verkkosivustolta.

Ultra DMA -standardissa on taaksepäin yhteensopiva aiempien ohjaimien kanssa, jotka toimivat hitaammin.
Nykyinen versio: Ultra DMA/100 (loppu 2000) ja Ultra DMA/133 (2001).

SATA
Korvaava IDE (ATA) ei toinen nopea sarjaväylä Paloohjelmisto (IEEE-1394). Uuden teknologian käyttö mahdollistaa siirtonopeuden 100 Mb/s,
Järjestelmän luotettavuus lisääntyy, minkä ansiosta voit asentaa laitteita käynnistämättä tietokonetta, mikä on ehdottomasti kielletty ATA-liitännässä.

SCSI (pienen tietokonejärjestelmän käyttöliittymä)— laitteet ovat 2 kertaa kalliimpia kuin tavalliset ja vaativat erityisen ohjaimen emolevylle.
Käytetään palvelimiin, julkaisujärjestelmiin, CAD:iin. Tarjoaa korkeampi suorituskyky (nopeus jopa 160 Mb/s), laaja valikoima kytkettyjä tallennuslaitteita.
SCSI-ohjain on ostettava yhdessä vastaavan levyn kanssa.

SCSI:llä on etu IDE:hen verrattuna – joustavuus ja suorituskyky.
Joustavuus piilee liitettyjen laitteiden suuressa määrässä (7-15) ja IDE:ssä (enintään 4) pidemmässä kaapelin pituudessa.
Suorituskyky – suuri siirtonopeus ja kyky käsitellä useita tapahtumia samanaikaisesti.

1. Ultra Sсsi 2/3 (Fast-20) jopa 40 Mb/s 16-bittinen versio Ultra2 - SCSI-standardi jopa 80 Mb/s

2. Toinen SCSI-rajapintatekniikka, nimeltään Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL), mahdollistaa jopa 100 Mbps:n liittämisen 30 metrin kaapelin pituudella. FC-AL-tekniikka mahdollistaa "kuumien" liitäntöjen, ts. liikkeellä, siinä on lisälinjoja valvontaa ja virheenkorjausta varten (tekniikka on kalliimpaa kuin tavallinen SCSI).

4. Muita nykyaikaisten kiintolevyjen ominaisuuksia

Valtava valikoima kiintolevymalleja tekee oikean valinnan vaikeaksi.
Vaaditun kapasiteetin lisäksi myös suorituskyky on erittäin tärkeä, mikä määräytyy pääasiassa sen fyysisten ominaisuuksien perusteella.
Tällaisia ominaisuuksia ovat keskimääräinen hakuaika, pyörimisnopeus, sisäinen ja ulkoinen siirtonopeus sekä välimuistin koko.

4.1 Keskimääräinen hakuaika.

Kiintolevyltä kestää jonkin aikaa siirtää magneettipää nykyisestä asennosta uuteen, joka tarvitaan seuraavan tiedon lukemiseen.
Jokaisessa erityinen tilanne tämä aika vaihtelee riippuen etäisyydestä, jonka pään täytyy liikkua. Tyypillisesti spesifikaatiot tarjoavat vain keskiarvoja ja erityisesti eri yritysten käyttämät keskiarvoistusalgoritmit yleinen tapaus vaihtelevat, joten suora vertailu on vaikeaa.

Siis Fujitsulta, Western Digital suoritetaan kaikkia mahdollisia raitapareja pitkin; Maxtor- ja Quantum-yhtiöt käyttävät hajasaantimenetelmää. Tuloksena olevaa tulosta voidaan säätää edelleen.

Kirjoittamisen hakuaika on usein hieman pitempi kuin lukemisen. Jotkut valmistajat ilmoittavat teknisissä tiedoissaan vain alhaisemman arvon (lukemista varten). Joka tapauksessa keskiarvojen lisäksi on hyödyllistä ottaa huomioon maksimi (koko levyllä),
ja vähimmäishakuaika (eli kappaleesta kappaleeseen).

4.2 Pyörimisnopeus

Halutun tallenteen fragmentin pääsyn nopeuden näkökulmasta pyörimisnopeus vaikuttaa ns. piilevän ajan määrään, joka tarvitaan levyn pyörimiseen halutun sektorin magneettiseen päähän.

Tämän ajan keskiarvo vastaa puolta levyn kierrosta ja on 8,33 ms 3600 rpm:llä, 6,67 ms 4500 rpm:llä, 5,56 ms 5400 rpm:llä, 4,17 ms 7200 rpm:llä.

Piilevän ajan arvo on verrattavissa keskimääräiseen hakuaikaan, joten joissakin tiloissa sillä voi olla sama, ellei suurempi vaikutus suorituskykyyn.

4.3 Sisäinen siirtonopeus

— nopeus, jolla tietoja kirjoitetaan levylle tai luetaan levyltä. Vyöhyketallennuksesta johtuen sillä on muuttuva arvo - korkeampi uloimmilla raiteilla ja pienempi sisäisillä.
Kun työskentelet pitkiä tiedostoja monissa tapauksissa tämä parametri rajoittaa siirtonopeutta.

4.4 Ulkoinen siirtonopeus

— nopeus (huippu), jolla tietoja siirretään rajapinnan kautta.

Se riippuu liitännän tyypistä ja sillä on useimmiten kiinteät arvot: 8.3; 11,1; 16,7 Mb/s Enhanced IDE (PIO Mode2, 3, 4); 33,3 66,6 100 Ultra DMA:lle; 5, 10, 20, 40, 80, 160 Mb/s synkroniselle SCSI:lle, Fast SCSI-2:lle ja FastWide SCSI-2 Ultra SCSI:lle (16 bittiä).

4.5 Onko kiintolevyllä oma välimuisti ja sen tilavuus (levypuskuri).

Välimuistin (sisäisen puskurin) määrä ja organisaatio voivat vaikuttaa merkittävästi kova suoritus levy. Sama kuin tavallisessa välimuistissa,
Kun tietty määrä on saavutettu, tuottavuuden kasvu hidastuu jyrkästi.

Suuren kapasiteetin segmentoitu välimuisti on tärkeä suorituskykyisille SCSI-asemille, joita käytetään moniajoympäristöissä. Mitä suurempi välimuisti, sitä nopeammin kiintolevy toimii (128-256 Kb).

Kunkin parametrin vaikutusta yleiseen suorituskykyyn on melko vaikea eristää.

Kiintolevyn vaatimukset

Levyjen päävaatimus on toiminnan luotettavuus, jonka takaa komponenttien pitkä 5-7 vuoden käyttöikä; hyvät tilastolliset indikaattorit, nimittäin:

keskimääräinen aika vikojen välillä on vähintään 500 tuhatta tuntia (korkein luokka 1 miljoonaa tuntia tai enemmän).
sisäänrakennettu aktiivinen valvontajärjestelmä levysolmujen tilaan SMART/itsevalvonnan analyysi- ja raporttitekniikka.

Tekniikka FIKSU. (itsevalvonta-analyysi- ja raportointitekniikka) on Compaqin, IBM:n ja useiden muiden kiintolevyvalmistajien samanaikaisesti kehittämä avoin teollisuusstandardi.

Tämän tekniikan ydin on kiintolevyn sisäinen itsediagnoosi, jonka avulla voit arvioida sen nykyisen kunnon ja ilmoittaa mahdollisista tulevista ongelmista, jotka voivat johtaa tietojen katoamiseen tai levyn toimintahäiriöön.

Kaikkien tärkeiden levyelementtien kuntoa seurataan jatkuvasti:
päät, työpinnat, sähkömoottori karalla, elektroniikkayksikkö. Jos esimerkiksi havaitaan signaalin heikkeneminen, informaatio kirjoitetaan uudelleen ja tapahtuu lisähavaintoja.
Jos signaali taas heikkenee, data siirretään toiseen paikkaan ja annettu klusteri sijoitetaan vialliseksi ja käyttökelvottomaksi ja tilalle asetetaan toinen klusteri levyvarasta.

Kun työskentelet kiintolevyn kanssa, sinun on noudatettava lämpötilaolosuhteita, joissa asema toimii. Valmistajat takaavat kiintolevyn häiriöttömän toiminnan ympäristön lämpötiloissa 0 C - 50 C, vaikka periaatteessa ilman vakavia seurauksia voit muuttaa rajoja vähintään 10 astetta molempiin suuntiin.
Suurilla lämpötilapoikkeamilla ei välttämättä muodostu vaaditun paksuista ilmakerrosta, mikä johtaa magneettisen kerroksen vaurioitumiseen.

Ollenkaan kiintolevyjen valmistajat maksaa aika paljon suurta huomiota tuotteidensa luotettavuudesta.

Suurin ongelma on vieraiden hiukkasten pääsy levyn sisään.

Vertailun vuoksi: tupakansavun hiukkanen on kaksi kertaa pinnan ja pään välinen etäisyys, ihmisen hiuksen paksuus on 5-10 kertaa suurempi.
Päälle kohtaaminen tällaisten esineiden kanssa johtaa voimakkaaseen iskuun ja sen seurauksena osittaiseen vaurioon tai täydelliseen epäonnistumiseen.
Ulkoisesti tämä on havaittavissa useiden säännöllisesti sijaitsevien käyttökelvottomien klustereiden ilmaantuessa.

Lyhytaikaiset, suuret kiihtyvyydet (ylikuormitukset), joita esiintyy iskujen, putoamisen jne. aikana, ovat vaarallisia. Esimerkiksi törmäyksestä pää osuu jyrkästi magneettiin
kerros ja aiheuttaa sen tuhoutumisen vastaavassa paikassa. Tai päinvastoin, se ensin liikkuu vastakkaiseen suuntaan, ja sitten kimmovoiman vaikutuksesta se osuu pintaan kuin jousi.
Tämän seurauksena koteloon ilmestyy magneettisen pinnoitteen hiukkasia, jotka taas voivat vahingoittaa päätä.

Sinun ei pitäisi ajatella, että keskipakovoiman vaikutuksesta ne lentävät pois levyltä - magneettikerroksesta
houkuttelee heidät lujasti luoksesi. Periaatteessa kauheat seuraukset eivät ole itse vaikutus (voit jotenkin tyytyä tietyn määrän klustereita menettämiseen), vaan se, että muodostuu hiukkasia, jotka varmasti aiheuttavat lisävaurioita levylle.

Tällaisten erittäin epämiellyttävien tapausten estämiseksi useat yritykset turvautuvat kaikenlaisiin temppuihin. Sen lisäksi, että vain lisäät levykomponenttien mekaanista lujuutta, älykästä tekniikkaa S.M.A.R.T., joka valvoo tallennuksen luotettavuutta ja tietovälineen tietojen turvallisuutta (katso yllä).

Itse asiassa levyä ei ole aina alustettu täyteen kapasiteettiinsa; siinä on jonkin verran varausta. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että kantolaitteen valmistaminen on lähes mahdotonta
jossa ehdottomasti koko pinta olisi laadukas, tulee varmasti huonoja klustereita (vikoja). Kun levy on alustettu matalalla tasolla, sen elektroniikka on konfiguroitu niin
jotta hän voi ohittaa nämä viallisia alueita, ja käyttäjä ei voinut nähdä, että tietoväline oli viallinen. Mutta jos ne ovat näkyvissä (esimerkiksi muotoilun jälkeen
apuohjelma näyttää niiden numeron muun kuin nollan), tämä on jo erittäin huono.

Jos takuu ei ole umpeutunut (ja mielestäni on parasta ostaa takuulla varustettu kiintolevy), vie levy välittömästi myyjälle ja vaadi median vaihtoa tai rahan palautusta.
Myyjä alkaa tietysti heti sanoa, että pari viallista aluetta ei ole syytä huoleen, mutta älä usko häntä. Kuten jo mainittiin, tämä pari aiheuttaa todennäköisesti paljon enemmän, ja myöhemmin kiintolevyn täydellinen vika on mahdollista.

Käyttökunnossa oleva levy on erityisen herkkä vaurioille, joten tietokonetta ei pidä sijoittaa paikkaan, jossa se voi altistua erilaisille iskuille, tärinälle ja niin edelleen.

Kiintolevyn valmistelu työhön

Aloitetaan aivan alusta. Oletetaan, että ostit kiintolevyaseman ja kaapelin sitä varten erikseen tietokoneesta.
(Tosiasia on, että kun ostat kootun tietokoneen, saat levyn käyttövalmiina).

Muutama sana sen käsittelystä. Kiintolevyasema on erittäin monimutkainen tuote, joka sisältää elektroniikan lisäksi tarkkuusmekaniikkaa.
Siksi se vaatii huolellista käsittelyä - iskuja, putoamista ja voimakasta tärinää saattaa vahingoittaa sen mekaanista osaa. Pääsääntöisesti käyttölevy sisältää monia pienikokoisia elementtejä, eikä sitä ole peitetty kestävillä kansilla. Tästä syystä sen turvallisuudesta on huolehdittava.
Ensimmäinen asia, joka sinun tulee tehdä, kun saat kiintolevyn, on lukea sen mukana tulleet asiakirjat - se sisältää todennäköisesti paljon hyödyllistä ja mielenkiintoista tietoa. Tässä tapauksessa sinun tulee kiinnittää huomiota seuraaviin kohtiin:

levyn asetukset (asennus) määrittävien jumpperien läsnäolo ja asetusvaihtoehdot, esimerkiksi sellaisen parametrin määrittäminen levyn fyysiseksi nimeksi (ne voivat olla läsnä, mutta niitä ei välttämättä ole),
päiden, sylinterien, levyjen sektorien lukumäärä, esikompensointitaso ja levytyyppi. Sinun on annettava nämä tiedot, kun tietokoneen asennusohjelma niin pyytää.
Kaikkia näitä tietoja tarvitaan, kun alustetaan levyä ja valmistellaan konetta toimimaan sen kanssa.
Jos tietokone ei itse tunnista kiintolevysi parametreja, suurempi ongelma on sellaisen aseman asentaminen, josta ei ole dokumentaatiota.
Useimmissa kiintolevyissä on tarroja, joissa on valmistajan nimi, laitteen tyyppi (merkki) sekä taulukko kappaleista, joita ei saa käyttää.
Lisäksi taajuusmuuttaja voi sisältää tietoa päiden, sylinterien ja sektoreiden lukumäärästä sekä esikompensoinnin tasosta.

Ollakseni rehellinen, on sanottava, että usein vain sen nimi on kirjoitettu levylle. Mutta myös tässä tapauksessa voit löytää tarvittavat tiedot joko hakuteoksesta,
tai soittamalla yrityksen edustustoon. On tärkeää saada vastaukset kolmeen kysymykseen:

Miten jumpperit tulee asettaa, jotta asemaa voidaan käyttää master\slave-asemana?
Kuinka monta sylinteriä ja päätä on levyllä, kuinka monta sektoria raitaa kohti, mikä on esikompensaatioarvo?
Mikä levytyyppi ROM BIOSiin tallennetuista levyistä vastaa parhaiten tätä asemaa?

Kun nämä tiedot ovat käsissäsi, voit jatkaa kiintolevyn asentamista.

varten kova asennus levy tietokoneellesi, toimi seuraavasti:

Irrota koko järjestelmäyksikkö virtalähteestä ja poista kansi.
Liitä kiintolevyn kaapeli emolevyn ohjaimeen. Jos asennat toista levyä, voit käyttää ensimmäisen kaapelia, jos siinä on lisäliitin, mutta sinun on muistettava, että eri kiintolevyjen toimintanopeutta verrataan hitaampaan puoleen.
Vaihda tarvittaessa jumpperia menetelmän mukaan kovaa käyttöä levy.
Asenna asema vapaaseen tilaan ja kytke kaapeli levyllä olevasta ohjaimesta punaisella raidalla olevaan kovalevyn liittimeen virtalähteeseen, virtalähdekaapeliin.
Kiinnitä kiintolevy tukevasti neljällä pultilla molemmilta puolilta, aseta kaapelit tietokoneen sisälle niin, että et leikkaa niitä, kun suljet kannen,
Sulje järjestelmäyksikkö.
Jos tietokone ei itse tunnista kiintolevyä, muuta tietokoneen asetuksia Setup-ohjelmalla, jotta tietokone tietää, että siihen on lisätty uusi laite.

Kiintolevyjen valmistajat

Saman kapasiteetin kiintolevyt (mutta alkaen eri valmistajia) ovat yleensä enemmän tai vähemmän samankaltaisia, ja erot ilmenevät pääasiassa kotelon suunnittelussa, muototekijässä (eli mitoissa) ja käyttöiässä takuupalvelu. Lisäksi on syytä mainita erityisesti jälkimmäinen: nykyaikaisen kiintolevyn tiedon hinta on usein monta kertaa korkeampi kuin sen oma hinta.

Jos levylläsi on ongelmia, sen korjaaminen tarkoittaa usein vain tietojesi altistamista lisäriskille.
Paljon järkevämpi tapa on vaihtaa viallinen laite uuteen.
Leijonanosa Venäjän (eikä vain) markkinoiden kiintolevyistä koostuu IBM:n, Maxtorin, Fujitsun, Western Digitalin (WD), Seagaten ja Quantumin tuotteista.

valmistavan valmistajan nimi tämä tyyppi varastointi,

Yhtiö Quantum (www. quantum. com.) vuonna 1980 perustettu yritys on yksi levyasemamarkkinoiden veteraaneista. Yritys on tunnettu innovatiivisuudestaan teknisiä ratkaisuja, jonka tarkoituksena on parantaa kiintolevyjen luotettavuutta ja suorituskykyä, tietojen käyttöaikaa levyllä ja luku-/kirjoitusnopeutta levylle, kykyä ilmoittaa mahdollisista tulevista ongelmista, jotka voivat johtaa tietojen katoamiseen tai levyvirheeseen.

— Yksi Quantumin omistamista teknologioista on SPS (Shock Protection System), joka on suunniteltu suojaamaan levyä iskuilta.

- sisäänrakennettu DPS (Data Protection System) -ohjelma, joka on suunniteltu säilyttämään arvokkain asia - niille tallennetut tiedot.

Yhtiö Western Digital (www.wdс.com.) Se on myös yksi vanhimmista levyasemia valmistavista yrityksistä, ja se on kokenut historiansa ylä- ja alamäkiä.
Yritys on hiljattain pystynyt tuomaan uusimmat tekniikat levyilleen. Niistä kannattaa huomioida oma kehitystyömme - Data Lifeguard -teknologia, joka on edelleen kehittäminen S.M.A.R.T-järjestelmät Se yrittää saattaa ketjun loogisesti loppuun.

Tämän tekniikan mukaan levyn pintaa tarkistetaan säännöllisesti aikoina, jolloin järjestelmä ei käytä sitä. Tämä lukee tiedot ja tarkistaa niiden eheyden. Jos sektoria käytettäessä havaitaan ongelmia, tiedot siirretään toiselle sektorille.
Tieto viallisista sektoreista syötetään sisäiseen vikaluetteloon, joka estää tulevien merkintöjen viallisiin sektoreihin tulevaisuudessa.

Kiinteä Seagate (www.seagate.com) erittäin kuuluisa markkinoillamme. Muuten, suosittelen tämän yrityksen kovalevyjä, koska ne ovat erittäin luotettavia ja kestäviä.

Vuonna 1998 hän kiinnitti jälleen huomiota itseensä julkaisemalla sarjan Medalist Pro -levyjä
pyörimisnopeudella 7200 rpm, käyttämällä tähän erityisiä laakereita. Aikaisemmin tätä nopeutta käytettiin vain SCSI-liitäntäasemissa, mikä mahdollisti suorituskyvyn lisäämisen. Sama sarja käyttää SeaShield System -tekniikkaa, joka on suunniteltu parantamaan levyn ja sille tallennettujen tietojen suojaa sähköstaattisilta vaikutuksilta ja iskuilta. Samalla myös sähkömagneettisen säteilyn vaikutus vähenee.

Kaikki valmistetut levyt tukevat S.M.A.R.T-tekniikkaa.
Uudessa Seagate ajaa aikoo käyttää SeaShield-järjestelmästään parannettua versiota, jossa on paremmat ominaisuudet.
On merkittävää, että Seagate julkisti alan korkeimman iskunkestävyyden päivitetyistä sarjasta - 300G, kun se ei ole käytössä.

Kiinteä IBM (www. storage. ibm. com) vaikka viime aikoihin asti se ei ollut merkittävä toimittaja Venäjän markkinat kovalevyjä, mutta onnistui saamaan nopeasti hyvän maineen nopeiden ja luotettavien levyasemien ansiosta.

Kiinteä Fujitsu (www.fujitsu.com) on suuri ja kokenut levyasemien valmistaja, ei vain magneettisten, vaan myös optisten ja magneto-optisten.
Totta, yritys ei suinkaan ole johtaja IDE-liitännällä varustettujen kiintolevyjen markkinoilla: se hallitsee (eri tutkimusten mukaan) noin 4% näistä markkinoista, ja sen pääintressit ovat SCSI-laitteiden alalla.

Terminologinen sanakirja

Koska jotkut käyttöelementit, joilla on tärkeä rooli sen toiminnassa, koetaan usein abstrakteja käsitteitä, alla on selitys tärkeimmistä termeistä.

Kirjautumisaika— Aika, joka kiintolevyasemalta vaaditaan tietojen etsimiseen ja siirtämiseen muistista tai muistista.
Ohjaa suorituskykyä kova magneettinen levyt määräytyvät usein pääsyn (hakuajan) mukaan.

Klusteri- pienin tilayksikkö, jolla käyttöjärjestelmä toimii tiedostojen sijaintitaulukossa. Tyypillisesti klusteri koostuu 2-4-8 tai useammasta sektorista.
Sektoreiden määrä riippuu levyn tyypistä. Klusterien etsiminen yksittäisten sektoreiden sijaan vähentää käyttöjärjestelmän aikakustannuksia. Suuret klusterit tarjoavat nopeamman suorituskyvyn
asema, koska klusterien määrä on tässä tapauksessa pienempi, mutta levytilaa (tilaa) käytetään huonommin, koska monet tiedostot voivat olla pienempiä kuin klusteri ja klusterin jäljellä olevia tavuja ei käytetä.

Ohjain (ohjain)- piirit, jotka sijaitsevat yleensä laajennuskortilla ja jotka ohjaavat kiintolevyaseman toimintaa, mukaan lukien pään liikuttamista sekä tietojen lukemista ja kirjoittamista.

Sylinteri- raidat sijaitsevat toisiaan vastapäätä kaikkien levyjen kaikilla puolilla.

Ajopää- mekanismi, joka liikkuu kiintolevyn pintaa pitkin ja mahdollistaa tietojen sähkömagneettisen tallennuksen tai lukemisen.

Tiedostojen varaustaulukko (FAT)- käyttöjärjestelmän luoma tietue, joka seuraa kunkin tiedoston sijoittelua levyllä ja mitä sektoreita käytetään ja jotka ovat ilmaisia uuden tiedon kirjoittamiseen niille.

Pään väli— aseman pään ja levyn pinnan välinen etäisyys.

Limittää— levyn pyörimisnopeuden ja levyn sektoreiden järjestyksen välinen suhde. Tyypillisesti levyn pyörimisnopeus ylittää tietokoneen kyvyn vastaanottaa tietoja levyltä. Kun ohjain lukee tiedot, seuraava peräkkäinen sektori on jo ohittanut pään. Siksi tiedot kirjoitetaan levylle yhden tai kahden sektorin kautta. Käyttämällä erityistä ohjelmisto Levyä alustaessasi voit muuttaa raidoitusjärjestystä.

Looginen asema- tietyt kiintolevyn työpinnan osat, joita pidetään erillisinä asemina.
Joitakin loogisia asemia voidaan käyttää muissa käyttöjärjestelmissä, kuten UNIXissa.

Pysäköinti- Siirrä asemapäät tiettyyn kohtaan ja kiinnitä ne paikallaan levyn käyttämättömien osien yläpuolelle, jotta minimoidaan vauriot, kun asemaa ravistellaan, kun päät osuvat levyn pintaan.

Osiointi– kiintolevyn jakaminen loogisiin asemiin. Kaikki levyt kuitenkin kaatuvat pieniä levyjä voi olla vain yksi osa.

Levy (lautanen)- itse metallilevy, joka on päällystetty magneettisella materiaalilla, jolle tiedot tallennetaan. Tallennus päällä Kovalevyt siinä on yleensä useampi kuin yksi levy.

RLL (ajon pituus rajoitettu)- Joidenkin ohjainlaitteiden käyttämä koodauspiiri lisäämään sektorien määrää raitaa kohden, jotta siihen mahtuu enemmän dataa.

sektori- Levyraitajako, joka edustaa aseman käyttämää peruskoon yksikköä. Käyttöjärjestelmän sektorit sisältävät tyypillisesti 512 tavua.

Paikannusaika (hakuaika)- aika, joka kuluu pään siirtymiseen raiteelta, jolle se on asennettu, jollekin muulle halutulle radalle.

Seurata- levyn samankeskinen jako. Kappaleet ovat samanlaisia kuin levyn kappaleet. Toisin kuin levyn raidat, jotka ovat jatkuvaa spiraalia, levyn raidat ovat pyöreitä. Jäljet on puolestaan jaettu klustereihin ja sektoreihin.

Hakuaika kappaleelta kappaleelle— aika, joka tarvitaan käyttöpään siirtymiseen viereiselle raiteelle.

Siirtonopeus- levyn ja tietokoneen välillä siirretyn tiedon määrä aikayksikköä kohti. Se sisältää myös ajan, joka kuluu kappaleen etsimiseen.

Jos tarkastellaan kiintolevyä kokonaisuutena, se koostuu kahdesta pääosasta: tämä on elektroniikkalevy, jolla kiintolevyn "aivot" sijaitsevat niin sanotusti. Prosessori sijaitsee siinä, siellä on myös ohjausohjelma, hajasaantimuisti, kirjoitus- ja lukuvahvistin. Mekaaninen osa sisältää sellaisia osia kuin magneettipäiden lohko lyhenteellä BMG, levyjä pyörittävä moottori ja tietysti itse levyt. Katsotaanpa jokaista osaa yksityiskohtaisemmin.

Hermeettinen lohko.

Hermeettinen lohko, joka tunnetaan myös kiintolevykotelona, on suunniteltu kaikkien osien kiinnittämiseen ja toimii myös suojana pölyhiukkasten pääsyltä levyjen pinnalle. On syytä huomata, että HDA:n avaaminen voidaan tehdä vain tätä varten valmistetussa huoneessa, jotta pölyä ja likaa ei pääse kotelon sisään.

Integroitu virtapiiri.

Integroitu piiri tai elektroniikkakortti synkronoi kiintolevyn toiminnan tietokoneen kanssa ja ohjaa kaikkia prosesseja; erityisesti se ylläpitää karan ja vastaavasti lautasen vakion pyörimisnopeutta, jonka moottori suorittaa.

Sähkömoottori.

Sähkömoottori tai moottori pyörittää levyjä: noin 7200 kierrosta sekunnissa (keskiarvo otetaan, on kovalevyjä, joilla nopeus on suurempi ja saavuttaa 15 000 kierrosta sekunnissa, ja on myös pienemmällä nopeudella noin 5400, levyn tarvittavien tietojen nopeus riippuu levyjen kiintolevyn pyörimisnopeudesta).

Rokkari.

Keinuvipu on suunniteltu tietojen kirjoittamiseen ja lukemiseen kiintolevylevyiltä. Vipuvarren pää on jaettu ja siinä on magneettipäiden lohko, mikä tehdään siten, että tietoa voidaan kirjoittaa ja lukea useilta levyiltä.

Magneettipäiden lohko.

Keinuvarsi sisältää magneettipäiden lohkon, joka usein epäonnistuu, mutta tämä "usein" parametri on hyvin ehdollinen. Magneettiset päät sijaitsevat lautasten ylä- ja alaosassa, ja niitä käytetään suoraan tietojen lukemiseen kiintolevyllä olevilta levyiltä.

Levyt.

Levyt tallentavat suoraan tietoa, ne on valmistettu materiaaleista, kuten alumiinista, lasista ja keramiikasta. Alumiini on yleisimmin käytetty, mutta kahdesta muusta materiaalista valmistetaan niin kutsuttuja "eliittipyöriä". Ensimmäiset valmistetut levyt päällystettiin rautaoksidilla, mutta tällä ferromagneetilla oli suuri haittapuoli. Tällaisella aineella päällystetyillä levyillä oli vähän kulutuskestävyyttä. Tällä hetkellä useimmat kovalevyvalmistajat pinnoittavat levyt kromikoboltilla, jolla on luokkaa suurempi turvamarginaali kuin rautaoksidilla. Levyt on kiinnitetty karaan samalla etäisyydellä toisistaan; tätä mallia kutsutaan "paketiksi". Moottori tai sähkömoottori sijaitsee levyjen alla.

Levyn kumpikin puoli on jaettu teloiksi, ne puolestaan sektoreiksi tai muuten lohkoiksi, kaikki halkaisijaltaan samankokoiset telat edustavat sylinteriä.

Kaikki nykyaikaiset kovalevyt on ns. "tekniikkasylinteri", siihen on tallennettu huoltotiedot, kuten hdd-malli, sarjanumero jne. Nämä tiedot on tarkoitettu tietokoneen luettavaksi.

Kuinka kovalevy toimii

Kiintolevyn perustoimintaperiaatteet ovat muuttuneet vain vähän sen perustamisen jälkeen. Kiintolevyn laite on hyvin samanlainen kuin tavallinen levysoitin. Vain rungon alla voi olla useita yhteiselle akselille asennettuja levyjä, ja päät voivat lukea tietoja kunkin levyn molemmilta puolilta kerralla. Levyjen pyörimisnopeus on vakio ja yksi tärkeimmistä ominaisuuksista. Pää liikkuu levyä pitkin tietyllä kiinteällä etäisyydellä pinnasta. Mitä pienempi tämä etäisyys, sitä suurempi on tietojen lukemisen tarkkuus ja sitä suurempi tiedon tallennustiheys voi olla.

Kun katsot kovalevyä, näet vain kestävän metallikotelon. Se on täysin tiivis ja suojaa asemaa pölyhiukkasilta, jotka joutuessaan levyn pään ja pinnan väliseen kapeaan rakoon voivat vahingoittaa herkkää magneettikerrosta ja vahingoittaa levyä. Lisäksi kotelo suojaa asemaa sähkömagneettisilta häiriöiltä. Kotelon sisällä ovat kaikki mekanismit ja jotkut elektroniset komponentit. Mekanismeja ovat itse levyt, joille tiedot tallennetaan, päät, jotka kirjoittavat ja lukevat tietoja levyiltä, ja moottorit, jotka panevat kaiken liikkeelle.

Levy on pyöreä levy, jolla on erittäin sileä pinta, yleensä alumiinia, harvemmin keramiikkaa tai lasia, päällystetty ohuella ferromagneettisella kerroksella. Monet asemat käyttävät rautaoksidikerrosta (joka peittää tavallisen magneettinauhan), mutta uusimmat mallit kiintolevyt toimivat noin kymmenen mikronia paksuisen kobolttikerroksen kanssa. Tämä pinnoite on kestävämpi ja sen avulla voit lisäksi lisätä merkittävästi tallennustiheyttä. Sen sovellustekniikka on lähellä integroitujen piirien valmistuksessa käytettyä.

Levyjen määrä voi olla erilainen - yhdestä viiteen, työpintojen määrä on vastaavasti kaksi kertaa suurempi (kaksi kullakin levyllä). Jälkimmäinen (sekä magneettipinnoitteeseen käytetty materiaali) määrää kiintolevyn kapasiteetin. Joskus ulkolevyjen (tai yhtä niistä) ulkopintoja ei käytetä, mikä mahdollistaa aseman korkeuden pienentämisen, mutta samalla työpintojen lukumäärä vähenee ja voi osoittautua oudoksi.

Magneettipäät lukevat ja kirjoittavat tietoa levyille. Tallennusperiaate on yleensä samanlainen kuin perinteisessä nauhurissa. Digitaalinen tieto muunnetaan muuttujaksi sähköä, saapuu magneettiseen päähän ja lähetetään sitten magneettilevylle, mutta magneettikentän muodossa, jonka levy voi havaita ja "muistaa".

Levyn magneettipinnoite koostuu monista pienistä spontaanin magnetisoitumisen alueista. Havainnollistaaksesi, että levy on peitetty kerroksella hyvin pieniä kompassinuolia, jotka osoittavat eri suuntiin. Tällaisia nuolipartikkeleita kutsutaan domeeneiksi. Ulkoisen magneettikentän vaikutuksesta domeenien omat magneettikentät suuntautuvat sen suunnan mukaisesti. Ulkoisen kentän päättymisen jälkeen levyn pinnalle muodostuu jäännösmagnetoitumisen vyöhykkeitä. Tällä tavalla levylle tallennetut tiedot tallennetaan. Jäännösmagnetisoitumisen alueet, kun levy pyörii magneettipään rakoa vastapäätä, indusoivat siihen sähkömotorisen voiman, joka vaihtelee magnetisoinnin suuruuden mukaan.

Karan akselille asennettua levypakettia käyttää sen alle kompaktisti sijoitettu erityinen moottori. Taajuusmuuttajan toimintakuntoon kuluvan ajan lyhentämiseksi moottori käy pakotetussa tilassa jonkin aikaa, kun se käynnistetään. Siksi tietokoneen virtalähteessä on oltava huipputehovarasto. Nyt päiden toiminnasta. Ne liikkuvat askelmoottorin avulla ja näyttävät "kelluvan" mikronin murto-osan etäisyydellä levyn pinnasta koskematta siihen. Tietojen tallennuksen seurauksena levyjen pinnalle muodostuu magnetoituneita alueita samankeskisten ympyröiden muodossa.

Niitä kutsutaan magneettiradoiksi. Liikkuessaan päät pysähtyvät jokaisen seuraavan kappaleen kohdalla. Kaikilla pinnoilla peräkkäin sijaitsevia telajoukkoa kutsutaan sylinteriksi. Kaikki käyttöpäät liikkuvat samanaikaisesti ja pääsevät käsiksi samannimiseen sylintereihin samoilla numeroilla.

Käytetään kahta päätallennusmenetelmää: taajuusmodulaatiomenetelmä (FM) ja modifioitu FM-menetelmä. Float-käytön ohjaimessa (sovittimessa) data käsitellään binäärikoodina ja välitetään float-taajuusmuuttajalle sarjakoodina.

Taajuusmenetelmä modulaatio on kaksitaajuista. Tallennettaessa kellovälin alussa MG:n virta vaihtuu ja pinnan magnetoinnin suunta muuttuu. Kirjoitusvirran kytkin merkitsee kirjoituskellon alkua ja sitä käytetään lukemisen aikana synkronointisignaalien muodostamiseen.

Menetelmällä on ominaisuus itsesynkronointi. Kun kirjoitetaan "1" kellovälin keskelle, virta käännetään, mutta kirjoitettaessa "0" ei. Kun luetaan kellovälin puolivälin hetkinä, määritetään mielivaltaisen napaisuuden signaalin läsnäolo.

Signaalin läsnäolo tällä hetkellä vastaa "1" ja poissaolo - "0".

Tietojen tallennusmuoto levykkeelle

Jokainen levykkeen raita on jaettu sektoreihin. Sektorin koko on muodon pääominaisuus, ja se määrittää pienimmän datamäärän, joka voidaan kirjoittaa yhdellä I/O-operaatiolla. NGMD:ssä käytetyt formaatit eroavat toisistaan raitakohtaisten sektoreiden lukumäärän ja yhden sektorin volyymin osalta. Enimmäismäärä reitin sektorit määräytyvät käyttöjärjestelmän mukaan. Sektorit erotetaan toisistaan aikavälein, joille tietoa ei tallenneta. Raitojen lukumäärän tulo sektorien lukumäärällä ja levykkeen sivujen lukumäärällä määrittää sen tietokapasiteetin.

Jokainen sektori sisältää palvelutietokentän ja tietokentän. Osoitemerkki- tämä on erityinen koodi, joka eroaa tiedoista ja osoittaa sektorin tai tietokentän alun. Pään numero ilmaisee yhtä kahdesta levykkeen vastaavilla sivuilla olevista MG:stä. Sektorin numero- tämä on sektorin looginen koodi, joka ei välttämättä ole sama kuin sen fyysinen numero. Sektorin pituus ilmaisee tietokentän koon. Ohjaustavut tarkoitettu

Keskimääräinen käyttöaika levylle millisekunteina arvioidaan seuraavalla lausekkeella: missä on raitojen lukumäärä GMD:n työpinnalla; - aika, jolloin MG on siirretty radalta toiselle; - paikannusjärjestelmän asettumisaika.

Levykkeen suunnittelu

Kiintolevyasema (HDD)

Kova magneettilevy on pyöreä metallilevy, paksuus 1,5...2 mm, päällystetty ferromagneettisella kerroksella ja erityisellä suojakerroksella. Levyn molempia pintoja käytetään kirjoittamiseen ja lukemiseen.

Toimintaperiaate

Kiintolevyasemissa tiedot kirjoitetaan yleiskäyttöisille luku-/kirjoituspäille ja ne luetaan pyörivien magneettilevyjen pinnalta, jaettuna raitoihin ja sektoreihin (512 tavua kukin).

Useimmissa asemissa on kaksi tai kolme levyä (mahdollistaa tallennuksen neljälle tai kuudelle puolelle), mutta on myös laitteita, joissa on jopa 11 levyä tai enemmän. Samantyyppiset (identtisesti sijaitsevat) telat levyjen kaikilla puolilla yhdistetään sylinteriksi. Levyn jokaisella puolella on oma luku-/kirjoitusraita, mutta kaikki päät on asennettu yhteiseen tankoon tai telineeseen. Siksi päät eivät voi liikkua toisistaan riippumatta, vaan ne liikkuvat vain synkronisesti.

Kiintolevyn pyörimisnopeus oli ensimmäisissä malleissa 3 600 rpm (eli 10 kertaa enemmän kuin levykeasemassa), tällä hetkellä kiintolevyjen pyörimisnopeus on noussut 5 400, 5 600, 6 400, 7 200, 10 000 ja jopa 15 000 rpm.

Kiintolevyn normaalin toiminnan aikana luku-/kirjoituspäät eivät kosketa (eivätkä saa koskettaa!) levyjä. Mutta kun virta katkaistaan ja levyt pysähtyvät, ne uppoavat pintaan. Laitteen käytön aikana pyörivän levyn pään ja pinnan väliin muodostuu hyvin pieni ilmarako (ilmatyyny). Jos tähän rakoon joutuu pölyhiukkanen tai tapahtuu isku, pää "törmää" levyyn. Tämän seuraukset voivat olla erilaisia - useiden tavujen tietojen katoamisesta koko aseman epäonnistumiseen. Siksi useimmissa asemissa magneettilevyjen pinnat on seostettu ja päällystetty erityisillä voiteluaineilla, minkä ansiosta laitteet kestävät päivittäisiä päiden "nousuja" ja "laskuja" sekä vakavampia iskuja.

Jotkut nykyaikaisemmat asemat käyttävät lataus-/purkumekanismia CSS (Contact Start Stop) -rakenteen sijaan, mikä estää päitä koskettamasta kiintolevyjä, vaikka asemasta olisi katkaistu virta. Lataus/purkumekanismi käyttää kaltevaa paneelia, joka sijaitsee suoraan kiintolevyn ulkopinnan yläpuolella. Kun asema on sammutettuna tai virransäästötilassa, päät siirtyvät tähän paneeliin. Kun virtaa syötetään, päät avautuvat vasta, kun kiintolevyjen pyörimisnopeus saavuttaa vaaditun arvon. Levyjen pyöriessä syntyvä ilmavirta (aerostaattinen laakeri) vältetään mahdollinen yhteydenotto kiintolevyn pään ja pinnan väliin.

Koska magneettilevypakkaukset ovat tiiviisti suljetuissa koteloissa eikä niitä voida korjata, niiden raitatiheys on erittäin korkea - jopa 96 000 tai enemmän tuumaa kohden (Hitachi Travelstar 80GH). HDA-lohkot (Head Disk Assembly - päiden ja levyjen lohko) kootaan erityisissä työpajoissa lähes täydellisen steriiliyden olosuhteissa. HDA-laitteita huoltaa vain muutama yritys, joten suljetun HDA-yksikön sisällä olevien osien korjaaminen tai vaihtaminen on erittäin kallista.

Menetelmä tietojen kirjoittamiseksi kovalle magneettilevylle

LMD:lle kirjoittamiseen käytetään FM-, modified Frequency modulation (MFM)- ja RLL-menetelmiä, joissa jokainen datatavu muunnetaan 16-bittiseksi koodiksi.

MFM-menetelmällä tiedon tallennustiheys kaksinkertaistuu FM-menetelmään verrattuna. Jos kirjoitettava databitti on yksi, sitä edeltävää kellobittiä ei kirjoiteta. Jos kirjoitetaan "0" ja edellinen bitti oli "1", kellosignaalia ei myöskään kirjoiteta, kuten databittiä. Jos ennen "0" on "0"-bitti, kellosignaali tallennetaan.

Radat ja sektorit

Seurata- tämä on yksi "rengas" tietoja levyn toisella puolella. Levyn raidat on jaettu numeroituihin osiin, joita kutsutaan sektoreiksi.

Sektoreiden määrä voi vaihdella radan tiheyden ja ajotyypin mukaan. Esimerkiksi levykeraita voi sisältää 8–36 sektoria ja kiintolevyraita 380–700. Tavallisilla muotoiluohjelmilla luotujen sektoreiden kapasiteetti on 512 tavua.

Sektoreiden numerointi radalla alkaa yhdestä, toisin kuin päiden ja sylinterien numerointi, jotka lasketaan nollasta.

Levyä formatoitaessa jokaisen sektorin alkuun ja loppuun luodaan lisäalueita niiden numeroiden sekä muiden palvelutietojen tallentamiseksi, minkä ansiosta ohjain tunnistaa sektorin alun ja lopun. Tämän avulla voit erottaa alustamattoman ja alustetun levykapasiteetin. Alustamisen jälkeen levyn kapasiteetti pienenee.

Jokaisen sektorin alkuun kirjoitetaan sen otsikko (tai etuliite). osa), joka määrittää sektorin alun ja numeron, ja lopussa - päätelmän (tai pääte - pääte osa), joka sisältää tarkistussumman ( tarkistussumma), tarvitaan tietojen eheyden tarkistamiseksi.

Nykyaikaisten kiintolevyjen matalan tason alustus tehdään tehtaalla, valmistaja määrittelee vain aseman alustuskapasiteetin. Kukin sektori voi tallentaa 512 tavua dataa, mutta tietoalue on vain osa sektorista. Jokainen levyllä oleva sektori vie tyypillisesti 571 tavua, josta vain 512 tavua on varattu datalle.

Sektoreiden tyhjentämiseksi niihin kirjoitetaan usein erityisiä tavusarjoja. Etuliitteet, jälkiliitteet ja välilyönnit- tilaa, joka on levyn alustamattoman ja alustetun kapasiteetin välinen ero ja "menetetään" alustuksen jälkeen.

Matalan tason muotoiluprosessi saa sektorien numeroinnin siirtymään, jolloin vierekkäisten raitojen sektorit, joilla on sama numero, siirtyvät toisistaan. Esimerkiksi yhden raidan sektori 9 on seuraavan raidan sektorin 8 vieressä, joka puolestaan sijaitsee vierekkäin seuraavan raidan sektorin 7 kanssa ja niin edelleen. Optimaalinen siirtymäarvo määräytyy kiekon pyörimisnopeuden ja pään säteittäisen nopeuden suhteen.

Sektorin tunnus koostuu kentistä sylinteri-, pää- ja sektorinumeroiden tallentamista varten sekä CRC-ohjauskentästä, jolla tarkistetaan lukutunnistetietojen tarkkuus. Useimmat ohjaimet käyttävät päänumerokentän seitsemättä bittiä virheellisten sektoreiden merkitsemiseen matalan tason muotoilun tai pinta-analyysin aikana.

Tallennusväli seuraa välittömästi CRC-tavuja; se varmistaa, että seuraavan tietoalueen tiedot on kirjoitettu oikein. Lisäksi se täydentää CRC-analyysin ( tarkistussumma) sektorin tunniste.

Tietokenttään mahtuu 512 tavua tietoa. Sen takana on toinen CRC-kenttä, jolla tarkistetaan, onko tiedot kirjoitettu oikein. Useimmissa asemissa tämän kentän koko on kaksi tavua, mutta jotkut ohjaimet voivat käsitellä pidempiä virheenkorjauskoodikenttiä ( Virheenkorjauskoodi - ECC). Tähän kenttään kirjoitetut virheenkorjauskooditavut mahdollistavat joidenkin virheiden havaitsemisen ja korjaamisen luettaessa. Tämän toimenpiteen tehokkuus riippuu valitusta korjausmenetelmästä ja säätimen ominaisuuksista. Poistovälin olemassaolo mahdollistaa tavuanalyysin suorittamisen kokonaan ECC (CRC).

Tietueiden välinen aikaväli on välttämätön, jotta seuraavan sektorin tiedot voidaan varmistaa vahingossa tapahtuvalta poistamiselta edelliseen sektoriin kirjoitettaessa. Tämä voi tapahtua, jos levyä käännettiin alustuksen aikana hieman pienemmällä nopeudella kuin myöhempien kirjoitustoimintojen aikana.

Formaatti tietojen tallentamiseksi kiintolevylle

Kiintolevyt käyttävät tyypillisesti datamuotoja, joissa on kiinteä määrä sektoreita raitaa kohti (17, 34 tai 52) ja datamäärä 512 tai 1024 tavua sektoria kohti. Sektorit on merkitty magneettimerkillä.

Jokaisen sektorin alku on osoitettu osoitemerkillä. Tunniste- ja tietokenttien alkuun kirjoitetaan synkronointitavut, jotka synkronoivat HDD-sovittimen datan allokointipiirin. Sektoritunniste sisältää pakkauksessa olevan levyn osoitteen, jota edustavat sylinteri-, pää- ja sektorinumerokoodit. Vertailu- ja lipputavut syötetään lisäksi tunnisteeseen. Vertailutavu edustaa samaa numeroa jokaiselle sektorille (tunniste luetaan oikein). Lipputavu sisältää lipun, joka ilmaisee raidan tilan.

Ohjaustavut kirjoitetaan tunnistekenttään kerran, kun sektoritunniste kirjoitetaan, ja tietokenttään aina, kun tehdään uusi datakirjoitus. Ohjaustavut on suunniteltu havaitsemaan ja korjaamaan lukuvirheet. Yleisimmin käytettyjä ovat polynomikorjauskoodit (sovittimen piiritoteutuksen mukaan).

Keskimääräinen aika käyttää kiintolevyllä olevia tietoja on

missä tn on keskimääräinen paikannusaika;

F - levyn pyörimisnopeus;

vaihto - vaihtoaika.

Vaihtoaika riippuu teknisiä keinoja ohjain ja sen käyttöliittymän tyyppi, sisäänrakennettu puskurivälimuisti, levytietojen koodausalgoritmi ja lomitustekijä.

Levyjen alustaminen

Levyn alustusta on kahta tyyppiä:

fyysinen tai matalan tason muotoilu;
looginen tai korkean tason muotoilu.

Kun levykkeitä alustetaan Windowsin Resurssienhallinnassa tai DOS FORMAT -komennolla, molemmat toiminnot suoritetaan.

Kiintolevyille nämä toiminnot on kuitenkin suoritettava erikseen. Lisäksi kiintolevylle on kolmas vaihe, joka suoritetaan kahden määritetyn alustustoiminnon välillä - levyn osiointi. Osioiden luominen on ehdottoman välttämätöntä, jos aiot käyttää useita käyttöjärjestelmiä yhdessä tietokoneessa. Fyysinen muotoilu suoritetaan aina samalla tavalla käyttöjärjestelmän ominaisuuksista ja korkean tason muotoiluparametreista riippumatta Järjestelmä määrittää taltiolle tai loogiselle asemalle kirjainmerkinnän.

Täten, kova muotoilu levy suoritetaan kolmessa vaiheessa.

Matalatasoinen muotoilu.
Osioiden järjestäminen levylle.
Korkeatasoinen muotoilu.

Matalan tason muotoilu

Matalan tason alustuksen aikana levyn raidat jaetaan sektoreihin. Tällöin sektorien otsikot ja päätelmät (etuliitteet ja loppuliitteet) tallennetaan ja sektorien ja raitojen välit muodostetaan. Kunkin sektorin tietoalue on täynnä valearvoja tai erityisiä testitietosarjoja.

Ensimmäisessä ohjaimissa ST-506/412 kun tallennat menetelmällä MFM raidat jaettiin 17 sektoriin ja samantyyppisissä ohjaimissa, mutta joissa RLL-koodaus sektoreiden määrä nousi 26:een. Asemissa ESDI raita sisältää 32 tai enemmän sektoreita. IDE-asemissa on sisäänrakennetut ohjaimet, ja sektorien määrä vaihtelee niiden tyypistä riippuen 17-700 tai enemmän. SCSI-asemat ovat IDE-asemia, joissa on sisäänrakennettu SCSI-väyläsovitin (ohjain on myös sisäänrakennettu), joten raidan sektorien määrä voi olla täysin mielivaltainen ja riippuu vain asennetun ohjaimen tyypistä.

Melkein kaikki IDE- ja SCSI-asemat käyttävät niin kutsuttua vyöhyketallennusta, jossa on vaihteleva määrä sektoreita raitaa kohden. Polut, jotka ovat kauempana keskustasta ja siten pidemmät, sisältävät suuremman määrän sektoreita kuin lähellä keskustaa olevat polut. Yksi tapa lisätä kiintolevyn kapasiteettia on jakaa ulommat sylinterit useampaan osaan kuin sisäsylinterit. Teoriassa ulompiin sylintereihin mahtuu enemmän tietoa, koska niillä on suurempi ympärysmitta.

Asemissa, joissa ei käytetä vyöhyketallennusmenetelmää, jokainen sylinteri sisältää saman määrän tietoa, vaikka ulompien sylintereiden radan pituus voi olla kaksi kertaa pidempi kuin sisempien. Tämä johtaa tallennuskapasiteetin turhaan käyttöön, koska median on tarjottava luotettava tallennus datalle, joka on tallennettu samalla tiheydellä kuin sisäisissä sylintereissä. Jos sektorien määrä raitaa kohti on kiinteä, kuten aikaisempia ohjaimien versioita käytettäessä, aseman kapasiteetti määräytyy sisäisen (lyhimmän) raidan tallennustiheyden mukaan.

Vyöhyketallennuksen yhteydessä sylinterit jaetaan ryhmiin, joita kutsutaan vyöhykkeiksi, ja kun siirryt kohti levyn ulkoreunaa, raidat jaetaan yhä useammille sektoreille. Kaikissa samaan vyöhykkeeseen kuuluvissa sylintereissä raitojen sektorien määrä on sama. Mahdollinen vyöhykkeiden määrä riippuu taajuusmuuttajatyypistä; useimmissa laitteissa on 10 tai enemmän. Tiedonvaihdon nopeus aseman kanssa voi vaihdella ja riippuu vyöhykkeestä, jossa päät tietyllä hetkellä sijaitsevat. Tämä johtuu siitä, että uloimmilla vyöhykkeillä on enemmän sektoreita ja levyn pyörimiskulmanopeus on vakio (eli sektorien lineaarinen liikenopeus suhteessa päähän on suurempi, kun luetaan ja kirjoitetaan tietoja uloimmille raiteille kuin sisäisillä).

Vyöhyketallennusmenetelmää käytettäessä jokainen levypinta sisältää jo 545,63 sektoria raitaa kohden. Jos et käytä vyöhyketallennusmenetelmää, jokainen raita on rajoitettu 360 sektoriin. Vahvistus vyöhyketallennusmenetelmää käytettäessä on noin 52 %.

Huomaa kunkin vyöhykkeen tiedonsiirtonopeuksien erot. Koska karan nopeus on 7 200 rpm, yksi kierros suoritetaan 1/120 sekunnissa eli 8,33 millisekunnissa. Ulkovyöhykkeen (nolla) raitojen tiedonsiirtonopeus on 44,24 MB/s ja sisävyöhykkeellä (15) vain 22,12 MB/s. Keskimääräinen tiedonsiirtonopeus on 33,52 MB/s.

Levyjen osioiden järjestäminen

Kiintolevylle luodut osiot tukevat erilaisia tiedostojärjestelmiä, joista jokainen sijaitsee tietyllä levyn osiolla.

Jokainen tiedostojärjestelmä käyttää tietty menetelmä, jonka avulla voit jakaa tiedoston käyttämän tilan loogisiksi elementeiksi, joita kutsutaan klustereiksi tai yksittäisiksi muistilohkoiksi. Kiintolevyllä voi olla yhdestä neljään osiota, joista jokainen tukee yhtä tai useampaa tiedostojärjestelmätyyppiä. Tällä hetkellä PC-yhteensopivat käyttöjärjestelmät käyttävät kolmenlaisia tiedostojärjestelmiä.

FAT (File Allocation Table - tiedostojen varaustaulukko). Tämä on vakiotiedostojärjestelmä DOS:lle, Windows 9x:lle ja Windows NT:lle. DOS-järjestelmän FAT-osioissa tiedostonimien sallittu pituus on 11 merkkiä (8 merkkiä itse nimestä ja 3 päätemerkkiä) ja taltion (loogisen levyn) koko on enintään 2 Gt. Windows 9x/Windows NT 4.0 ja uudemmissa käyttöjärjestelmissä tiedostonimien sallittu pituus on 255 merkkiä.

FDISK-ohjelman avulla voit luoda vain kaksi fyysistä FAT-osiota kiintolevylle - ensisijaisen ja toissijaisen, ja jopa 25 loogista taltiota voidaan luoda toissijaiseen osioon. Partition Magic voi luoda neljä pääosiota tai kolme pääosiota ja yhden lisäosion.

FAT32 (File Allocation Table, 32-bittinen - 32-bittinen tiedostojen varaustaulukko). Käytetään Windows 95 OSR2:n (OEM Service Release 2), Windows 98:n ja Windows 2000:n kanssa. FAT-taulukoissa 32 allokointisolua vastaavat 32-bittisiä lukuja. Tällä tiedostorakenteella taltion (loogisen levyn) koko voi olla 2 TB (2 048 Gt).

NTFS (Windows NT -tiedostojärjestelmä - tiedosto Windows-järjestelmä NT). Saatavilla vain Windows NT/2000/XP/2003 -käyttöjärjestelmissä. Tiedostonimien pituus voi olla 256 merkkiä, osion koko (teoreettisesti) on 16 EB (16^1018 tavua). NTFS tarjoaa lisäominaisuuksia ominaisuuksia, joita muut tiedostojärjestelmät eivät tarjoa, kuten suojausominaisuudet.

Osioiden luomisen jälkeen sinun on suoritettava korkean tason muotoilu käyttöjärjestelmän työkaluilla.

Korkean tason muotoilu

Korkean tason muotoilulla käyttöjärjestelmä luo rakenteita tiedostojen ja tietojen käsittelyä varten. Jokaisessa osiossa ( looginen asema) syötetään aseman käynnistyssektori (Volume Käynnistyssektori - VBS), kaksi kopiota tiedostojen varaustaulukosta (FAT) ja juurihakemistosta ( Juurihakemisto). Näiden tietorakenteiden avulla käyttöjärjestelmä jakaa levytila, seuraa tiedostojen sijaintia ja jopa "ohittaa" levyn vialliset alueet ongelmien välttämiseksi. Pohjimmiltaan korkean tason muotoilu ei ole niinkään muotoilua, vaan se luo sisällysluettelon levylle ja tiedostojen varaustaulukon.

Monet käyttäjät ovat kiinnostuneita kova laite levy. Ja hyvästä syystä, koska nykyään yleisin tallennuslaite tietokoneessa on kiintolevy. Seuraavaksi käsitellään sen toiminnan periaatteita ja rakennetta.

Winchester on pohjimmiltaan kuin levysoitin. Se sisältää myös lautaset ja lukupäät. HDD-laite on kuitenkin monimutkaisempi. Jos puramme kiintolevyn, huomaamme, että levyt ovat enimmäkseen metallia ja peitetty magneettikerroksella. Tänne tiedot kirjoitetaan. Kiintolevyn tilavuudesta riippuen levyjä on 4 - 9. Ne on asennettu akselille, jota kutsutaan "karaksi" ja jossa on suuri nopeus kierrokset 3600 - 10000 rpm kuluttajatuotteille.

Kiekon vieressä on lukupäälohko. Päiden lukumäärä määräytyy magneettilevyjen lukumäärän mukaan, nimittäin yksi kutakin levyn pintaa kohden. Toisin kuin kiintolevysoittimessa, pää ei kosketa lautasten pintaa, vaan leijuu sen yläpuolella. Tämä eliminoi mekaanisen kulumisen. Koska levyillä on suuri pyörimisnopeus ja päiden tulee olla erittäin pienellä vakioetäisyydellä niiden yläpuolella, on erittäin tärkeää, että mitään ei pääse koteloon. Loppujen lopuksi pieninkin pölyhiukkanen voi aiheuttaa fyysisiä vahinkoja. Siksi mekaaninen osa on suljettu hermeettisesti kotelolla ja elektroninen osa viedään ulos.

Jotkut käyttäjät ovat kiinnostuneita kiintolevyn purkamisesta. Sinun on ymmärrettävä, että toimivan aseman purkaminen edellyttää sen sinetin rikkomista. Ja tämä puolestaan tekee siitä käyttökelvottoman. Siksi sinun ei pitäisi tehdä tätä, ellet ole valmis menettämään kaikkia tallennusvälineen tietoja. Jos sinulla ei ole kiireellistä tarvetta avata asemaa, mutta olet vain utelias siitä, mistä kiintolevy on tehty, voit katsoa valokuvaa puretusta kiintolevystä.

Siksi magneettilevyillä olevat kiintolevyt puretaan korjauksen aikana ja kootaan erityiseen laminaarivirtaukseen. Erittäin puhdistetun ilmansyöttöjärjestelmän ja tiiviyden avulla se ylläpitää työhön tarvittavaa ympäristöä. Puramalla levyn kotona, teet siitä varmasti käyttökelvottoman.

Kun lukupäät eivät toimi, ne sijaitsevat kiekon vieressä. Tätä kutsutaan myös "pysäköintiasetukseksi". Erityinen laite tuo päät työalueelle vasta, kun levy on kiihtynyt vaadittuun nopeuteen. He kaikki liikkuvat yhdessä, eivät jokainen erikseen. Tämä mahdollistaa nopean pääsyn kaikkiin tietoihin.

Elektroninen kortti tai ohjain on yleensä kiinnitetty kiintolevyn pohjaan. Mikään ei suojaa sitä, ja tämä tekee siitä melko herkän mekaanisille ja lämpövaurioille. Hän hallitsee mekaniikkaa. Kannettavan tietokoneen kiintolevy eroaa tavallisesta 3,5 tuumasta vain kooltaan. Kiintolevyn toimintaperiaate on täsmälleen sama. Ne voivat erota vain magneettisten pannukakkujen lukumäärästä ja säilytyskapasiteetista.

Kuten näet, kiintolevylaite on alttiina iskuille, iskuille, naarmuille, merkittäville lämpötilan muutoksille ja virtapiikeille. Ja tämä ei tee siitä täysin luotettavaa tiedonvälitystä. Tästä syystä kannettavan tietokoneen kiintolevy epäonnistuu useammin kuin pöytätietokoneen. Kannettavia laitteitahan ravistellaan jatkuvasti, joskus pudotetaan, viedään kylmään tai laitetaan aurinkoon. Ja tämä puolestaan vaikuttaa kiintolevyyn negatiivisesti.

Pidentääksesi kiintolevyn käyttöikää, älä altista sitä pudotuksille tai iskuille, varmista, että kotelossa on riittävä tuuletus ja suorita levyn käsittelyjä vain, kun virta on katkaistu. Nämä puutteet johtivat uuden tyypin syntymiseen kovalevyt SSD. He korvaavat vähitellen kiintolevyt, jotka näyttivät kerran upeilta tallennusvälineiltä.

Looginen laite

Saimme selville, miltä kiintolevy näyttää sisältä. Nyt analysoimme sen loogista rakennetta. Tiedot kirjoitetaan tietokoneen kiintolevylle raiteille, jotka on jaettu tiettyihin sektoreihin. Kunkin sektorin koko on 512 tavua. Peräkkäiset sektorit yhdistetään klusteriksi.

Kun asennat uutta kiintolevyä, sinun on alustettava se, muuten tietokone ei yksinkertaisesti näe levyn vapaata tilaa. Muotoilu voi olla fyysistä tai loogista. Ensimmäinen sisältää levyn jakamisen sektoreihin. Jotkut niistä voidaan määritellä "huonoksi", eli soveltumattomiksi tietojen tallentamiseen. Useimmissa tapauksissa asema on jo alustettu tällä tavalla ennen myyntiä.

Looginen muotoilu sisältää loogisen osion luomisen kiintolevylle. Tämän avulla voit merkittävästi yksinkertaistaa ja optimoida työsi tietojen avulla. Alla looginen osio(tai, kuten he myös kutsuvat sitä, "looginen levy") on varattu tietty alue asemasta. Voit työskennellä sen kanssa kuin erillisen kiintolevyn kanssa. Ymmärtääksesi, kuinka kiintolevy toimii osioidensa kanssa, riittää jakaa kiintolevy visuaalisesti 2-4 osaan loogisten taltioiden lukumäärästä riippuen. Jokaisella taltiolla voi olla oma muotoilujärjestelmä: FAT32, NTFS tai exFAT.

Tekniset tiedot

Kiintolevyt eroavat toisistaan seuraavien tietojen perusteella:

tilavuus;
karan pyörimisnopeus;
käyttöliittymä.

Nykyään kovalevyn keskimääräinen kapasiteetti on 500-1000 Gt. Se määrittää tiedot, jonka voit kirjoittaa medialle. Karan nopeus määrittää, kuinka nopeasti voit käyttää tietoja eli lukea ja kirjoittaa tietoja. Yleisin käyttöliittymä on SATA, joka korvasi jo vanhentuneen ja hitaan IDE:n. Ne eroavat toisistaan läpijuoksu ja emolevyyn liitetyn liittimen tyyppi. Huomaa, että nykyaikaisen kannettavan tietokoneen levyllä voi olla vain SATA- tai SATA2-liitäntä.

Tässä artikkelissa tarkasteltiin kiintolevyn toimintaa, sen toimintaperiaatteita, teknisiä tietoja ja loogista rakennetta.

Kiintolevylaite

Artjom Rubtsov,R.LAB Venäjän ja englannin terminologian yhteyttä selvensi Leonid Vorzhev.

Tämän artikkelin tarkoituksena on kuvata nykyaikaisen kiintolevyn rakennetta, puhua sen pääkomponenteista, näyttää miltä ne näyttävät ja mitä kutsutaan. Lisäksi näytämme kiintolevyjen komponentteja kuvaavan venäjän ja englannin terminologian välisen suhteen.

Tarkastellaan selvyyden vuoksi 3,5 tuuman SATA-asemaa. Tämä on täysin uusi Seagate ST31000333AS teratavu. Tutkitaan marsuamme.

Vihreää piirilevyä, jossa on kuparijäljet, virta- ja SATA-liittimet, kutsutaan elektroniikkakortiksi tai ohjauskortiksi (printed Circuit Board, PCB). Sitä käytetään ohjaamaan kiintolevyn toimintaa. Mustaa alumiinikoteloa ja sen sisältöä kutsutaan HDA:ksi (Head ja Levy Assembly, HDA), asiantuntijat kutsuvat sitä myös "tölkkiksi". Itse koteloa ilman sisältöä kutsutaan myös hermeettiseksi lohkoksi (pohjaksi).

Irrotetaan nyt piirilevy ja tutkitaan siihen asetetut komponentit.

Ensimmäinen asia, joka kiinnittää huomiosi, on keskellä oleva suuri siru - mikro-ohjain tai prosessori (Micro Controller Unit, MCU). Nykyaikaisilla kiintolevyillä mikro-ohjain koostuu kahdesta osasta - keskusprosessoriyksiköstä (CPU), joka suorittaa kaikki laskelmat, ja luku-/kirjoituskanavasta - erikoislaitteesta, joka muuntaa päistä tulevan analogisen signaalin digitaaliseksi lukemisen aikana. ja koodaa digitaalisen tiedon analogiseksi signaaliksi kirjoittamisen aikana. Prosessorissa on tulo/lähtöportit (IO-portit) piirilevyllä olevien muiden komponenttien ohjaamiseen ja tiedon siirtämiseen SATA-liitännän kautta.

Muistisiru on tavallinen DDR SDRAM -muisti. Muistin määrä määrittää kiintolevyn välimuistin koon. Tähän piirilevyyn on asennettu 32 Mt Samsungin DDR-muistia, mikä teoriassa antaa levylle 32 MB välimuistin (ja tämä on juuri se määrä, joka on annettu kiintolevyn teknisissä tiedoissa), mutta tämä ei ole täysin totta. Tosiasia on, että muisti on loogisesti jaettu puskurimuistiin (välimuisti) ja laiteohjelmistomuistiin. Prosessori vaatii tietyn määrän muistia laiteohjelmistomoduulien lataamiseen. Tietojemme mukaan vain Hitachi/IBM ilmoittaa välimuistin todellisen koon teknisissä tiedoissa; Muiden levyjen osalta voidaan vain arvailla välimuistin kokoa.

Seuraava siru on moottorin ja pääyksikön ohjausohjain tai "twist" (Voice Coil Motor controller, VCM-ohjain). Lisäksi tämä siru ohjaa kortilla sijaitsevia toissijaisia virtalähteitä, jotka syöttävät prosessoria ja HDA:ssa sijaitsevaa esivahvistin-kytkinsirua (esivahvistin, esivahvistin). Tämä on painetun piirilevyn pääasiallinen energiankuluttaja. Se ohjaa karan pyörimistä ja päiden liikettä. VCM-ohjaimen ydin voi toimia jopa 100 °C:n lämpötiloissa.

Osa levyn laiteohjelmistosta on tallennettu flash-muistiin. Kun levylle kytketään virta, mikro-ohjain lataa flash-sirun sisällön muistiin ja alkaa suorittaa koodia. Ilman oikein ladattua koodia levy ei edes halua pyöriä. Jos levyllä ei ole flash-sirua, se tarkoittaa, että se on sisäänrakennettu mikro-ohjaimeen.

Tärinäanturi (iskutunnistin) reagoi levylle vaaralliseen tärinään ja lähettää siitä signaalin VCM-ohjaimelle. VCM pysäköi välittömästi päät ja voi pysäyttää levyn pyörimisen. Teoriassa tämän mekanismin pitäisi suojata levyä lisävaurioilta, mutta käytännössä se ei toimi, joten älä pudota levyjä. Joissakin asemissa tärinäanturi on erittäin herkkä ja reagoi pienimpäänkin tärinään. Anturilta vastaanotettujen tietojen avulla VCM-ohjain voi korjata päiden liikettä. Tällaisille levyille on asennettu vähintään kaksi tärinäanturia.

Levyssä on toinen suojalaite - ohimenevä jännitteen vaimennus (TVS). Se suojaa levyä virtapiikeiltä. Virtapiikin aikana TVS palaa ja aiheuttaa oikosulun maahan. Tässä levyssä on kaksi TVS:tä, 5 ja 12 volttia.

Katsotaanpa nyt HDA:ta.

Levyn alla on koskettimet moottorille ja päille. Lisäksi levyn rungossa on pieni, lähes näkymätön reikä (hengitysreikä). Se toimii paineen tasaamisessa. Monet ihmiset uskovat, että kiintolevyn sisällä on tyhjiö. Itse asiassa tämä ei ole totta. Tämän reiän avulla kiekko voi tasata paineen suoja-alueen sisällä ja ulkopuolella. Sisäpuolelta tämä reikä on peitetty hengityssuodattimella, joka vangitsee pölyn ja kosteushiukkaset.

Katsotaanpa nyt suojavyöhykkeen sisälle. Irrota levyn kansi.

Itse kansi ei ole mitään mielenkiintoista. Se on vain metallipala, jossa on kumitiiviste, joka pitää pölyn poissa. Lopuksi tarkastellaan suojavyöhykkeen täyttöä.

Arvokasta tietoa tallennetaan metallilevyille, joita kutsutaan myös lautasiksi. Kuvassa näet päällimmäisen pannukakun. Levyt on valmistettu kiillotetusta alumiinista tai lasista ja ne on päällystetty useilla eri koostumuksilla, mukaan lukien ferromagneettisella aineella, jolle tiedot todella tallennetaan. Pannukakkujen välissä, samoin kuin niiden yläpuolella, näemme erityisiä levyjä, joita kutsutaan jakajiksi tai erottimiksi. Niitä tarvitaan tasaamaan ilmavirtoja ja vähentämään akustista melua. Yleensä ne on valmistettu alumiinista tai muovista. Alumiinierottimet selviävät paremmin suojavyöhykkeen sisäilman jäähdytyksestä.

Sivukuva pannukakkuista ja erottimista.

Luku-kirjoituspäät (päät) asennetaan magneettisen pääyksikön tai HSA:n (Head Stack Assembly, HSA) kiinnikkeiden päihin. Pysäköintialue on alue, jossa terveen levyn päiden tulisi olla, jos kara on pysäytetty. Tämän levyn pysäköintialue sijaitsee lähempänä karaa, kuten kuvasta näkyy.

Joillakin ajoilla pysäköinti tapahtuu erityisille muovisille pysäköintialueille, jotka sijaitsevat levyjen ulkopuolella.

Kiintolevy on tarkka paikannusmekanismi ja vaatii erittäin puhdasta ilmaa toimiakseen kunnolla. Käytön aikana kiintolevyn sisään voi muodostua mikroskooppisia metalli- ja rasvahiukkasia. Ilman puhdistamiseksi välittömästi levyn sisällä on kierrätyssuodatin. Tämä on huipputekninen laite, joka kerää ja vangitsee jatkuvasti pieniä hiukkasia. Suodatin sijaitsee levyjen pyörimisen synnyttämien ilmavirtojen reitillä.

Irrotetaan nyt ylämagneetti ja katsotaan mitä sen alla on piilotettu.

Kiintolevyt käyttävät erittäin tehokkaita neodyymimagneetteja. Nämä magneetit ovat niin tehokkaita, että ne voivat nostaa jopa 1300 kertaa oman painonsa. Älä siis laita sormeasi magneetin ja metallin tai muun magneetin väliin - isku on erittäin herkkä. Tässä kuvassa näkyy BMG-rajoittimet. Heidän tehtävänsä on rajoittaa päiden liikettä jättäen ne levyjen pinnalle. Eri mallien BMG-rajoittimet on suunniteltu eri tavalla, mutta niitä on aina kaksi, niitä käytetään kaikilla nykyaikaisilla kiintolevyillä. Ajassamme toinen rajoitin sijaitsee pohjamagneetissa.

Tässä on mitä voit nähdä siellä.

Näemme tässä myös äänikelan, joka on osa magneettista pääyksikköä. Kela ja magneetit muodostavat VCM-käytön (Voice Coil Motor, VCM). Vetolaite ja magneettipäiden lohko muodostavat asennoittimen (toimilaitteen) - laitteen, joka liikuttaa päitä. Monimutkaisen muotoista mustaa muoviosaa kutsutaan toimilaitteen salpaksi. Tämä on suojamekanismi, joka vapauttaa BMG:n, kun karamoottori saavuttaa tietyn kierrosluvun. Tämä tapahtuu ilmavirran paineen vuoksi. Lukko suojaa päitä ei-toivotuilta liikkeiltä pysäköintiasennossa.

Irrotetaan nyt magneettinen pää.

BMG:n tarkkuutta ja sujuvaa liikettä tukee tarkkuuslaakeri. Suurin osa BMG:stä, joka on valmistettu alumiiniseoksesta, kutsutaan yleensä kannakkeeksi tai keinuvarreksi (varsi). Vipuvarren päässä on jousituspäät (Heads Gimbal Assembly, HGA). Yleensä itse päät ja keinuvarret toimittavat eri valmistajat. Joustava kaapeli (Flexible Printed Circuit, FPC) menee alustaan, joka liitetään ohjauskorttiin.

Katsotaanpa tarkemmin BMG:n osia.

Kaapeliin kytketty kela.

Laakeri.

Seuraavassa kuvassa näkyy BMG:n yhteystiedot.

Tiiviste varmistaa liitoksen tiiviyden. Siten ilma pääsee yksikköön vain levyjen ja päiden avulla paineentasausreiän kautta. Tämän levyn koskettimet on päällystetty ohuella kultakerroksella johtavuuden parantamiseksi.

Tämä on klassinen rocker-design.

Jousiripustimien päissä olevia pieniä mustia osia kutsutaan liukukappaleiksi. Monet lähteet osoittavat, että liukusäätimet ja päät ovat sama asia. Itse asiassa liukusäädin auttaa lukemaan ja kirjoittamaan tietoja nostamalla pään pannukakkujen pinnan yläpuolelle. Nykyaikaisilla kiintolevyillä päät liikkuvat 5–10 nanometrin etäisyydellä pannukakkujen pinnasta. Vertailun vuoksi: ihmisen hiuksen halkaisija on noin 25 000 nanometriä. Jos jokin hiukkanen joutuu liukusäätimen alle, se voi johtaa päiden ylikuumenemiseen kitkan vuoksi ja niiden rikkoutumiseen, minkä vuoksi suoja-alueen ilman puhtaus on niin tärkeää. Itse luku- ja kirjoituselementit sijaitsevat liukusäätimen päässä. Ne ovat niin pieniä, että ne voidaan nähdä vain hyvällä mikroskoopilla.

Kuten näette, liukusäätimen pinta ei ole tasainen, siinä on aerodynaamisia uria. Ne auttavat vakauttamaan liukusäätimen lentokorkeutta. Liukusäätimen alla oleva ilma muodostaa ilmatyynyn (Air Bearing Surface, ABS). Ilmatyyny pitää liukusäätimen lennon lähes yhdensuuntaisena pannukakun pinnan kanssa.

Tässä on toinen kuva liukusäätimestä.

Pään koskettimet näkyvät selvästi täällä.

Tämä on toinen tärkeä osa BMG:tä, josta ei ole vielä keskusteltu. Sitä kutsutaan esivahvistimeksi (esivahvistimeksi). Esivahvistin on siru, joka ohjaa päitä ja vahvistaa niihin tai niistä tulevaa signaalia.

Esivahvistin on sijoitettu suoraan BMG:hen hyvin yksinkertaisesta syystä - päistä tuleva signaali on erittäin heikko. Päällä nykyaikaiset asemat sen taajuus on noin 1 GHz. Jos siirrät esivahvistimen hermeettisen alueen ulkopuolelle, niin heikko signaali vaimenee suuresti matkalla ohjauskortille.

Esivahvistimesta päihin (oikealla) johtaa enemmän raitoja kuin suoja-alueelle (vasemmalla). Tosiasia on, että kiintolevy ei voi toimia samanaikaisesti useamman kuin yhden pään kanssa (pari kirjoitus- ja lukuelementtejä). Kiintolevy lähettää signaalit esivahvistimelle ja valitsee pään, jota kiintolevy parhaillaan käyttää. Tällä kiintolevyllä on kuusi raitaa, jotka johtavat kuhunkin päähän. Miksi niin monta? Yksi raita on hiottu, kaksi muuta on tarkoitettu luku- ja kirjoituselementeille. Seuraavat kaksi raitaa ovat mini-asemien, erityisten pietsosähköisten tai magneettisten laitteiden ohjaamiseen, jotka voivat siirtää tai pyörittää liukusäädintä. Tämä auttaa määrittämään päiden sijainnin tarkemmin radan yläpuolella. Viimeinen polku johtaa lämmittimeen. Lämmittimellä säädetään päiden lentokorkeutta. Lämmitin siirtää lämpöä liukusäätimen ja keinuvivun yhdistävälle jousitukselle. Jousitus on valmistettu kahdesta seoksesta, joilla on erilaiset lämpölaajenemisominaisuudet. Kuumennettaessa jousitus taipuu pannukakun pintaa kohti vähentäen siten pään lentokorkeutta. Jäähtyessään gimbal suoristuu.

Riittää päistä, puretaan levyä edelleen. Irrota ylempi erotin.

Tältä hän näyttää.

Seuraavassa kuvassa näet suoja-alueen, jossa yläerotin ja päälohko on poistettu.

Alempi magneetti tuli näkyviin.

Nyt kiristysrengas (lautaset puristin).

Tämä rengas pitää levylohkon yhdessä estäen niitä liikkumasta suhteessa toisiinsa.

Pannukakut on sidottu karan navaan.

Nyt kun mikään ei pidä pannukakkuja, poista päällimmäinen pannukakku. Se on se alla.

Nyt on selvää, kuinka päille syntyy tilaa - pannukakkujen välissä on välirenkaat. Kuvassa toinen pannukakku ja toinen erotin.

Välirengas on erittäin tarkka osa, joka on valmistettu ei-magneettisesta seoksesta tai polymeereistä. Otetaan se pois.

Otetaan kaikki muu pois levyltä hermeettisen lohkon pohjan tarkastamiseksi.

Tältä paineentasausreikä näyttää. Se sijaitsee suoraan ilmansuodattimen alla. Katsotaanpa suodatinta tarkemmin.

Koska ulkopuolelta tuleva ilma sisältää välttämättä pölyä, suodattimessa on useita kerroksia. Se on paljon paksumpi kuin kiertosuodatin. Joskus se sisältää silikageelihiukkasia torjumaan ilman kosteutta.